基于CUDA的格子Boltzmann方法:算法设计与程序优化

摘要：

格子Boltzmann方法(LBM)由于其具有计算简单,天然并行,易于程序实现,易于处理复杂边界等优点而成为流体建模和模拟的一种重要方法.LBM的上述优点也使得其非常适合利用图形处理单元(graphic processing unit,GPU)进行大规模流体计算.基于GPU的CUDA(compute unified device architecture)编程平台,首先设计了相应的LBM算法,并以二维方腔流、二维圆柱绕流以及三维方腔流为例,着重探讨了存储器访问优化等优化技术的作用；此外,本文也对程序的性能进行了详细分析.结果表明,本文的算法取得了理想的加速效果,证实了GPU与LBM的良好匹配关系.

关键词：格子Boltzmann方法、CUDA、并行计算、GPU、优化

所属期刊栏目：56

分类号：TP301.6(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金51006039;51006040;国家重点基础研究发展计划2011CB707305;中央高校基本科研业务费专项基金2010MS131;2010QN057

在线出版日期：2012-03-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：2434-2444