动态网格的DSMC方法在GPU上的并行

摘要

直接模拟蒙特卡罗方法(Direct Simulation Monte Carlo,DSMC)是稀薄气体动力学领域的重要工具.然而,DSMC方法有两个比较主要的缺点:一是复杂的网格处理,另一个是庞大的计算量.使用动态网格的DSMC方法可以根据流场信息,动态生成自适应的碰撞网格,能有效解决前一个缺点:针对后一个缺点,本文则基于动态网格的DSMC方法,使用CUDA编写并行程序,将其移植到GPU上以减少计算时间.在并行实现中,GPU负责绝大部分的计算,而CPU只负责初始化、结果输出等少量工作.使用一个二维超音速横掠平板问题作为算例验证了并行程序的正确性.对于不同规模的算例,在NVIDIA Fermi C2050之上均获得了10倍以上的加速比.