%A 党冠麟,刘世伟,胡晓东,张鉴,李新亮 %T 基于CPU/GPU异构系统架构的高超声速湍流直接数值模拟研究 %0 Journal Article %D 2020 %J 数据与计算发展前沿 %R 10.11871/jfdc.issn.2096-742X.2020.01.009 %P 105-116 %V 2 %N 1 %U {http://www.jfdc.cnic.cn/CN/abstract/article_27.shtml} %8 2020-02-20 %X

[目的]高超声速湍流直接数值模拟(DNS)对空间及时间分辨率要求高,计算量非常大。过大的计算量及过长的计算时间是导致DNS难以在工程中被大范围应用的重要原因。为加快计算速度,作者设计并开发了一套CPU/GPU异构系统架构(HSA)下的高性能计算流体力学程序OpenCFD-SCU。[方法]该程序以作者前期开发的高精度有限差分求解器OpenCFD-SC为基础,经GPU系统的移植及优化而得。GPU程序的计算部分使用CUDA编程,确保所有算术运算都在GPU上完成。[结果]利用GPU程序OpenCFD-SCU, 进行了来流Mach数6,6°攻角钝锥边界层转捩的直接数值模拟,得到了转捩过程中的时空演化流场。针对这一算例,GPU程序OpenCFD-SCU与CPU程序OpenCFD-SC相比,实现了60倍的加速效果(单GPU卡对单CPU核心),大大加速了DNS计算过程。[结论]未来,相信会有更多高超声速湍流模拟选择在GPU上开展。