Численное моделирование задач газовой динамики на гибридных вычислительных системах

• Автор: Давыдов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 NVidia CUDA. Архитектура. Примеры. Стратегия программирования
1.1 Архитектура CUDA
1.2 Физическая модель CUDA GPU
1.2.1 Мультипроцессоры
1.2.2 Память
1.3 Модель программирования
1.4 Примеры использования
1.4.1 Последовательный алгоритм
1.4.2 Алгоритм для CUDA GPU
1.4.3 Производительность GPU
1.5 Стратегия программирования
1.6 Реализации конечно-объемных разностных схем на архитектуре CUDA. Ускорение. Примеры расчетов
1.6.1 Разбиение расчетной сетки. Запуск ядра
1.6.2 Ускорение расчетов на GPU
1.7 Выводы
2 Параллельный программный комплекс «Экспресс-ЗО»

2.1 Физический, вычислительный
и программный объекты
2.2 Расчетная сетка. Топология расположения блоков
2.3 Обмен данными между блоками
2.3.1 Настройка связей между блоками
2.4 Обмен данными между процессорами. Коммуникационная библиотека Эйтет-экспресс
2.5 Вычислительные ресурсы
2.5.1 Гибридная вычислительная система «МВС-Экспресс»
2.5.2 Гибридная вычислительная система К
2.6 Эффективность параллельной реализации и балансировка загрузки
2.7 Выводы
3 Моделирование течений слабосжимаемого газа
3.1 Система квазигазодинамических уравнений и кинетические
схемы
3.2 Явная схема для моделирования течений слабосжимаемого
газа и жидкости
3.2.1 Реализация разностной схемы для КГД уравнений на
архитектуре СРГОА
3.3 Выводы
4 Расчет обтекания крылатого тела сверхзвуковым потоком газа под углом атаки
4.1 Постановка задачи
4.2 Расчетная область и сетка
4.3 Результаты расчетов
4.4 Выводы

5 Моделирование истечения жидкости из резервуара
5.1 Верификация вычислительных алгоритмов
5.2 Постановка задачи об истечении жидкости из резервуара
5.3 Результаты расчетов
5.4 Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Литература

с другими, и, следовательно, эту операцию можно проводить параллельно различными СиОА-тредамн. После этого вычислим величины по уже известным потокам. Эта операция также может проводиться параллельно.
Таким образом, мы приходим к тому, что удобно разбить вычисления на четыре основных части (ядра, если говорить в терминах С1ЮА) и несколько дополнительных. В основных частях будут вычисляться потоки через грани ячейки сетки по различным направлениям, а также пересчитываться газодинамические величины на новом временном слое. Дополнительные ядра необходимы для задания граничных условий.
1.6.1 Разбиение расчетной сетки. Запуск ядра
Для проведения расчетов на С1ША-устройстве необходимо задать соответствие между тредами и обрабатываемыми ими данными. Как описывалось в предыдущих разделах, это делается путем задания в директиве запуска ядра размерности блока тредов и сетки блоков. А внутри процедуры — индексом текущего треда.
При расчетах реальных задач размерность сетки зачастую является внешним параметром. Это означает, что невозможно предполагать какие бы то ни было специальные свойства сетки, такие, например, как кратность числа узлов по какому либо направлению, степени числа два. Таким образом, возникает необходимость корректного разбиения сетки на блоки в независимости от ее размерности.
Существуют два очевидных варианта такого разбиения. Рассмотрим оба эти варианта на примере вычисления потоков через горизонтальные грани.
1. Первый вариант, разбить сетку на несколько частей и обрабатывать каждую из них отдельным ядром. Это приводит к нескольким последовательным запускам одного и того же ядра с различными параметрами запуска. Каждый из запусков полностью обрабатывает свою