Algoritmos de alta performance en Unidades de Procesamiento Gráfico (GPU) aplicados a la dinámica de fluidos computacional

Abstract

A fully CUDA implementation of a formulation abre to solve fluid structure interactions, or with thermal coupling, based on Cartesian structured finite volume grids with embedeed bodies has been presented. All the algorithms implemented tried to be GPU friendly. Considering its applications, particular emphasis has been done in the evaluation and well description of fluid forces on a rigid body and in the assesment of some thermal calculations in comparison to other experimental and numerical results. To this end, a second order numerical scheme has been developed based on a Rhie-Chow discretization for a collocated finite volume strategy, and the SIMPLE algorithm has been modified by including an operator to adjust the boundary conditions.

Se presenta una implementación escrita enteramente en CUDA capaz de resolver problemas de interacción fluido-estructura, o con acople térmico, basado en el método de los volúmenes finitos en mallas cartesianas estructuradas con fronteras embebidas. El objetivo en cada etapa fue el de utilizar los algoritmos que mejor se adapten a la arquitectura. Considerando sus aplicaciones, se ha puesto un particular énfasis en la evaluación y la descripción de las fuerzas de fluido en un cuerpo rígido y en el correcto cálculo de ciertos parámetros térmicos, comparando siempre los resultados obtenidos con otros experimentales o numéricos. Para ello se desarrolló un esquema de segundo orden en el espacio basado en esquemas colocados estabilizados con Rhie-Chow y se modificó el algoritmo SIMPLE para incluir el operador que garantiza las condiciones tanto de contorno como sobre la superficie de los sólidos embebidos.