利用GPU进行连续爆轰发动机的并行数值模拟

【摘要】：连续爆轰发动机是一种新概念的航空航天超音速发动机。利用三维数值模拟可以细致的分析发动机燃烧室内的化学燃烧过程和反应流体的动力学特征。为了获得Chapman-Jouguet爆轰现象,并行计算要求具有足够精细的网格。这将意味着三维数值模拟的工作量会极为庞大。利用NVIDIA公司的CUDA架构,数值模拟可以分解到多个GPU(Graphics Processing Units)上进行并行运算,从而使得计算时间缩短至可以接受的范围之内。此文将简单介绍NVIDIA的Tel sa C1060计算卡和CUDA的架构,并展示CUDA编程的基本方式和提速效果。本文采用的网格较大,计算结果初步显示了发动机内部的燃烧过程细节,证明了连续爆轰发动机可以产生巨大的比冲和GPU计算的优势。此外文章对CUDA编程的一些问题也进行了讨论。