利用通用图形处理单元加速批量完美搅拌反应器计算
计算物理
2020-05-26 v1 流体动力学
摘要
使用复杂燃烧动力学对实际湍流燃烧装置的效率和污染物排放特性进行详细分析，通常取决于涉及气体组分和碳烟的燃烧化学与湍流流动特性之间的相互作用。对此类燃烧系统进行建模通常需要使用包含数百种组分和数千个反应的化学动力学机理。完美搅拌反应器（PSR）是一种理想化的反应器环境，其中反应物具有高搅拌速率，且燃烧产物在反应器内均匀分布。PSR 已被发现在火焰稳定研究、预测 NOx 等污染物形成、开发和测试化学反应机理以及研究烟尘形成与生长方面非常有用。描述 PSR 的基本方程构成了高度非线性的代数方程组，这是由于组分的净生成率与组分浓度之间的复杂关系，最终使得方程具有刚性，求解此类方程变得计算密集，从而需要高效且鲁棒的求解算法。图形处理器（GPU）过去已被广泛用作中央处理器（CPU）的一种经济高效的替代方案，GPU 的高度并行线程可以有效地用于提高此类算法的性能，从而加速计算。本文提出了一种高度并行化的 GPU 实现，用于 PSR 模型的批量计算，采用了一种鲁棒且高效的非线性求解器来处理气相化学反应，并进一步耦合了一种广泛使用的矩方法。
引用
@article{arxiv.2005.11468,
title = {Towards using general purpose graphics processing unit (GPGPU) units for accelerating the batched perfectly stirred reactor (PSR) calculations},
author = {Sudip Adhikari and Alan Sayre and Abhilash J Chandy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.11468},
year = {2020}
}