[发明专利]利用GPU加速的热化学非平衡流场数据计算方法和装置有效
申请号: | 202010008678.X | 申请日: | 2020-01-06 |
公开(公告)号: | CN111222240B | 公开(公告)日: | 2022-08-19 |
发明(设计)人: | 李桦;于航;田正雨;谢文佳;赖剑奇;张烨;杨帆 | 申请(专利权)人: | 中国人民解放军国防科技大学 |
主分类号: | G06F30/20 | 分类号: | G06F30/20;G06F30/15;G06F111/10 |
代理公司: | 长沙国科天河知识产权代理有限公司 43225 | 代理人: | 邱轶 |
地址: | 410073 湖*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 利用 gpu 加速 热化学 平衡 数据 计算方法 装置 | ||
1.一种利用GPU加速的热化学非平衡流场数据计算方法,所述方法包括:
通过CPU读取预先设置的网格数据、化学反应模型以及初始来流条件,并存储在全局内存中;
通过GPU从全局内存中读取所述网格数据和所述初始来流条件,进行预先设置流场区域内的网格点计算,根据网格点计算结果和所述初始来流条件,更新边界条件;
通过GPU从全局内存中读取所述化学反应模型,根据所述化学反应模型和所述初始来流条件,计算化学反应源项;
GPU根据所述化学反应源项、所述边界条件以及预先设置的通量计算格式,迭代计算得到流场数据;
GPU将所述流场数据存入全局内存;
CPU从全局内存读取流场数据并输出。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,通过GPU从全局内存中读取所述化学反应模型,根据所述化学反应模型和所述初始来流条件,计算化学反应源项,包括:
通过GPU从全局内存中读取所述化学反应模型,根据所述化学反应模型和所述初始来流条件,计算所述初始来流中各组分的浓度、计算前后向反应常数、计算所述初始来流中各组分的质量生成率、所述初始来流中各组分的生成率倒数项以及计算振动能生成率及其导数项。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述计算振动能生成率及其导数项的步骤,包括:
获取所述化学反应模型中组分个数以及双原子组分个数;
根据所述双原子组分个数,设置所述双原子个数对应的计算函数;
GPU根据所述计算函数分别进行所述组分个数次数计算得到折合质量、一次计算得到振动松弛特征时间以及一次计算单位体积的能量交换速率;
GPU根据双原子个数对应的计算函数得到的折合质量、振动松弛特征时间以及单位体积的能量交换速率,累加得到振动能生成率及其导数项。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法,其特征在于,GPU根据所述化学反应源项、所述边界条件以及预先设置的通量计算格式,迭代计算得到流场数据,包括:
将预先设置的通量计算格式去分支化,得到分支优化算法;其中所述通量计算格式包括多个选择分支,选择分支分别为间断左侧声波大于0、间断右侧声波小于0以及间断左侧声波小于或等0且间断右侧声波大于或等于0;
GPU根据所述化学反应源项、所述边界条件以及所述分支优化算法,迭代计算得到流场数据。
5.根据权利要求1至3任一项所述的方法,其特征在于,GPU根据所述化学反应源项、所述边界条件以及预先设置的通量计算格式,迭代计算得到流场数据,包括:
GPU根据所述化学反应源项、所述边界条件以及预先设置的通量计算格式,采用预先设置的树化归约算法对迭代过程中最大值和加和部分的计算进行优化,迭代计算得到流场数据。
6.一种利用GPU加速的热化学非平衡流场数据计算装置,其特征在于,包括:
初始化模块,用于通过CPU读取预先设置的网格数据、化学反应模型以及初始来流条件,并存储在全局内存中;
GPU加速模块,用于通过GPU从全局内存中读取所述网格数据和所述初始来流条件,进行预先设置流场区域内的网格点计算,根据网格点计算结果和所述初始来流条件,更新边界条件;通过GPU从全局内存中读取所述化学反应模型,根据所述化学反应模型和所述初始来流条件,计算化学反应源项;GPU根据所述化学反应源项、所述边界条件以及预先设置的通量计算格式,迭代计算得到流场数据;
输出模块,用于GPU将所述流场数据存入全局内存;CPU从全局内存读取流场数据并输出。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述GPU加速模块还用于通过GPU从全局内存中读取所述化学反应模型,根据所述化学反应模型和所述初始来流条件,计算所述初始来流中各组分的浓度、计算前后向反应常数、计算所述初始来流中各组分的质量生成率、所述初始来流中各组分的生成率倒数项以及计算振动能生成率及其导数项。
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