CFD 中求解泊松方程方法的比较
分布式、并行与集群计算
2020-10-28 v1 数学软件
摘要
CFD（计算流体动力学）是一种普遍的技术，是许多计算模拟（如飞机设计所需）的核心。在 CFD 中经常需要求解泊松方程，并且有多种可行的方法可供利用。MONC 大气模式的动力核是 CFD 的一个例子，它需要求解泊松方程以确定压力项。传统上，模式的这一方面非常耗时，因此考虑如何降低运行时间成本十分重要。在本文中，我们调研了 MONC 中实现的用于压力求解的不同方法。这些方法旨在利用大规模、现代 HPC（高性能计算）机器，我们关注可用技术的计算与通信行为，并在本文中重点讨论直接 FFT（快速傅里叶变换）和间接迭代方法。除了描述这些技术的实现外，我们还在 Cray XC30 的多达 32768 个处理器核上展示了我们方法的性能与可扩展性。原始运行时间并非唯一衡量标准，因此我们也对解的稳定性和精度作了一些说明。这项工作的成果是一系列针对大规模 HPC 系统优化的技术，以及对在不同情况下哪种技术最为合适的理解。
引用
@article{arxiv.2010.14132,
title = {A comparison of techniques for solving the Poisson equation in CFD},
author = {Nick Brown},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.14132},
year = {2020}
}
备注
Pre-print of paper in the Journal of Civil Aircraft Design and Research 2017-03