پیاده سازی یک حلگر موازی جریانهای تراکم ناپذیر بر روی پردازشگر های گرافیکی

با پیشرفت علوم و افزایش نیاز به مطالعه ی پدیده های فیزیکی پیچیده، مشکل زمان اجرای طولانی در علوم مختلف نسبت به قبل پر رنگ تر شده است. پیش بینی هوا از روی الگو های هواشناسی و یا شبیه سازی حرکت هواپیماهای مسافربری، نمونه های از این پدیده ها می باشند. یکی از راه های غلبه بر این مشکل استفاده از فناوری پردازش موازی است که با پیشرفت رایانه های جدید پا به عرصه ی وجود گذاشته است. در سال 2006 نسل نوینی از کارت های گرافیکی به بازار عرضه شد که توانایی پردازش داده های غیر گرافیکی را علاوه بر داده های گرافیکی دارا بود. این نسل جدید پایه گذار روش تازه ای در پردازش موازی به نام محاسبات موازی بر روی پردازنده های گرافیکی گردید. در پایان نامه ی حاضر از این تکنولوژی برای افزایش سرعت شبیه سازی جریان تراکم ناپذیر استفاده شده است. معادلات این جریان برای شبکه ی بدون سازمان به روش همبسته، مورد گسسته سازی قرار گرفته است. مسایل مورد بحث، حفره با دیواره ی متحرک 90 درجه و 30 درجه و جریان پشت پله می باشد که دو مسئله ی اول برای دو نوع شبکه ی مربعی و مثلثی مورد تحلیل قرار گرفته اند. البته در ابتدا برای بررسی صحت کد نوشته شده و مقایسه ی عملکرد پردازنده مرکزی با پردازنده ی گرافیکی، یک مسئله انتقال حرارت هدایتی نیز مورد بحث قرار گرفته است. بررسی نتایج بدست آمده نشان می دهند که پردازنده های گرافیکی می توانند به عنوان مثال جریان درون حفره با دیواره ی متحرک 90 و 30 درجه را به ترتیب تا 48 و 56 برابر سریعتر شبیه سازی کنند. به طور کلی نتایج بدست آمده حاکی از آن است که پردازنده های گرافیکی می توانند به عنوان منبعی ارزان ولی بسیار کاربردی و موثر در مقابله با مشکل زمان اجرای طولانی مسایل دینامیک سیالات محاسباتی بشمار روند. همچنین نتایج نشان دادند که با توجه به معماری خاص این پردازنده ها، بیشترین میزان راندمان برای حالات خاصی از شبکه و تعداد معادلات، بدست می آید.