通用且高效的GPU加速平滑粒子流体动力学中的壁边界条件处理
摘要：三维复杂和任意几何形状中具有单相和多相流的平滑粒子流体力学（SPH）方法中，本文提出了一个通用且高效的壁面边界处理方法，可在图形处理单元（GPU）上执行。通过使用壁面粒子和流体粒子之间的力平衡以及一种新的惩罚方法，在壁面虚拟粒子上应用了压力边界条件，有效防止了非物理粒子穿透入壁面边界，即使在高冲击和高密度比的多相流中也是如此。还提出了一种新的密度重新初始化方案以提高准确性。与在GPU上强制执行额外的内存缓存的以往壁界面公式相比，所提出的方法非常简单，非常适合GPU的异构架构。该方法在涉及任意几何形状中的剧烈单相和多相流的各种测试案例中验证了其良好的健壮性、准确性和性能。新的壁界面条件处理方法能够在复杂的三维和多相问题中提高其先前版本的高准确性[1]，同时在具有单精度浮点运算的GPU上高效执行，适用于各种GPU，包括消费级图形卡。因此，该方法是SPH方法中壁界面条件的可靠解决方案，适用于广泛的自然和工业应用。
作者：Massoud Rezavand and Chi Zhang and Xiangyu Hu
论文ID：2110.02621
分类：Computational Physics
分类简称：physics.comp-ph
提交时间：2022-09-14