Un eficiente solucionador de flujo de celosía rotatoria ascendente de orden superior acelerado por GPU para simular...

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos computacional
• Computación de alto rendimiento

Sus antecedentes:

• La simulación de flujos compresibles tridimensionales (3D) requiere métodos numéricos precisos y eficientes.
• Los métodos existentes a menudo enfrentan desafíos con la disipación numérica y la estabilidad, especialmente para características de flujo complejas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un esquema numérico eficiente y de orden superior para flujos compresibles 3D en GPUs.
• Mejorar el Solucionador de Flujo de Celosía Rotatoria (RLBFS) para mejorar la precisión y reducir la disipación.

Principales métodos:

• Se implementó un Solucionador de Flujo de Celosía Rotatoria Ascendente basado en WENO (WENO-URLBFS) en GPUs.
• Se redefinió la velocidad tangencial de la interfaz utilizando ecuaciones de Euler y se aplicó la descomposición de flujo ponderada.
• Se utilizó la interpolación WENO en el espacio característico para la reconstrucción de alta precisión.

Principales resultados:

• Demostró convergencia de quinto y séptimo orden en pruebas de perturbación de densidad.
• Se logró un factor de aceleración máximo de 1208.27 en GPUs en comparación con CPU.
• Se verificaron propiedades de baja disipación y alta precisión en desafiantes casos de referencia 3D con ondas de choque y discontinuidades.

Conclusiones:

• El esquema WENO-URLBFS ofrece alta precisión, baja disipación y excelente eficiencia computacional para flujos compresibles 3D.
• La implementación en GPU proporciona una aceleración significativa para simulaciones de flujo complejas.
• El método es adecuado para simular flujos con ondas de choque y discontinuidades fuertes.