基于GPU加速的间断Galerkin方法求解二维层流（英文）

作者：高缓钦; 陈红全^*; 张加乐; 徐圣冠; 高煜堃

来源：Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, 2022, 39(04): 450-466.

DOI：10.16356/j.1005-1120.2022.04.007

• 间断Galerkin
• GPU
• 统一设备架构
• Navier-Stokes方程
• 层流

发展了一种基于GPU加速的间断Galerkin(DG)方法，用以计算二维层流流动。通过统一设备架构（Compute unified device architecture,CUDA），结合DG方法高阶精度的特点，基于分量存储涉及的数据，基于单元或边组织线程结构，将求解Navier-Stokes方程的DG CPU程序移植到GPU，涉及的无黏和黏性数值通量分别采用Local Lax-Friedrichs格式和BR2格式，时间推进采用强稳定性保持的Runge-Kutta格式。首先在不同的网格尺寸和拟合精度下计算Couette流动问题，证实了算法能取得预期的收敛精度；接着将圆柱绕流和NACA0012翼型绕流的计算结果与文献和实验结果进行对比，并依据加速比分析程序性能。结果表明在不损失准确度的前提下，与CPU程序相比，本文发展的GPU程序能显著减少计算时间，最高能够取得69.7倍的加速比。

• 单位
  安徽工业大学; 南京航空航天大学