Трехмерное параллельное численное моделирование процесса скопления частиц во флюидизированной кровати на основе OpenMP

LI Bin ,  

YAO Lu ,  

JIAO Mingyue ,  

ZHOU Zunkai ,  

摘要

CFD-DEM, объединяющий метод дискретных элементов (DEM) и вычислительную гидродинамику (CFD), широко применяется в численном моделировании флюидизированных кроватей, но из-за большой вычислительной нагрузки DEM трудно удовлетворить требованиям реального моделирования флюидизированных кроватей, поэтому исследование параллельных алгоритмов DEM имеет большое значение. Исходя из особенностей движения частиц внутри флюидизированной кровати, на основе DEM была разработана параллельная вычислительная модель для фаз газа-твердого тела, а на базе технологии параллельного выполнения OpenMP было реализовано параллельное вычисление сил, а также обновление скорости и положения частиц. Используя Fortran, была разработана параллельная численная программа DEM для моделирования процесса скопления частиц в трехмерной флюидизированной кровати, и проведено сравнение с результатами моделирования в последовательной программе. Результаты показывают, что параллельная программа на основе технологии OpenMP может правильно моделировать процесс скопления частиц внутри флюидизированной кровати и обладает хорошим коэффициентом ускорения, что значительно повышает эффективность вычислений и сокращает время вычислений; с увеличением числа потоков вычислений коэффициент ускорения также увеличивается, но соответствующее увеличение уменьшается.

关键词

Флюидизированная кровать; Скопление частиц; Метод дискретных элементов; Вычислительная гидродинамика; Фазовый газ-твердое тело; Параллельные вычисления; OpenMP; Коэффициент ускорения

阅读全文