基于GPU的三維頂蓋驅(qū)動(dòng)空腔流的格子Boltzmann模擬與分析.pdf

1、格子Boltzmann（玻爾茲曼）(LB)方法是一種不同于傳統(tǒng)數(shù)值方法的流體計(jì)算以及建模方法，與傳統(tǒng)模擬方法不同的是，LB方法基于動(dòng)理論，具有清晰的物理背景。此外，LB方法具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)，如它邊界條件處理簡(jiǎn)單，程序易于實(shí)施，以及具有天然并行性。因此本文主要利用LB數(shù)值方法，設(shè)計(jì)GPU-CUDA加速程序，用來模擬三維空腔內(nèi)流體的流動(dòng)。為了說明GPU-CUDA程序的正確性和加速能力，我們首先對(duì)一些二維穩(wěn)定流進(jìn)行了數(shù)值模擬，并且將模擬結(jié)果

2、和其它方法已有的結(jié)果作對(duì)比。結(jié)果顯示，GPU-CUDA可以有效地減少程序計(jì)算時(shí)間，并且在誤差范圍內(nèi)和前人的模擬結(jié)果保持一致，這說明我們所采用的方法適用于二維流體問題的研究。隨后我們?cè)賹PU-CUDA程序推廣到三維頂蓋驅(qū)動(dòng)空腔流問題的研究中，發(fā)現(xiàn)數(shù)值結(jié)果可以和文獻(xiàn)中的結(jié)果吻合得較好，這表明本文的計(jì)算方法和模型對(duì)于三維問題的研究也是精確有效的。最后，我們還分析了三維空腔內(nèi)渦的結(jié)構(gòu)，即當(dāng)空腔長(zhǎng)寬高比例或者雷諾數(shù)(Re)發(fā)生變化時(shí)，渦的結(jié)構(gòu)及