基于GPU的大規(guī)模顆粒并行計算與優(yōu)化.pdf

1、離散元方法作為科學計算的一種，主要用于計算大規(guī)模顆粒在特定力學模型中的運動狀態(tài)。目前離散元仿真計算被廣泛用于研究和分析流動顆粒系統(tǒng)中的不同形態(tài)的顆粒間的相互作用。但是傳統(tǒng)計算設備的計算能力具有局限性，致使離散元仿真對于大規(guī)模顆粒的仿真計算無法達到理想的效果。GPU作為目前高性能計算的加速設備，被越來越多地用于科學計算之中。離散元仿真計算中計算數據規(guī)模較大，不同形態(tài)離散顆粒模型的數據信息各不相同。利用GPU的并行處理能力提高大規(guī)模離散元仿

2、真的計算效率是當前最為有效的加速方法。
　　本文提出三種優(yōu)化方法針對基于GPU離散元仿真計算進行優(yōu)化。首先將stencil計算模型應用于球體離散顆?？臻g接觸受力的計算。第二是通過使用GPU的共享內存實現顆粒受力計算中力學參數的預取，并借助共享內存提升了核心顆粒受力合成的計算效率。最后通過改變線程塊與線程網格結構實現了并行粒度的調整。通過在Tesla C2050與Tesla K40這兩款GPU上進行多組優(yōu)化實驗，并結合實驗結果對GP

3、U架構差異對并行計算的影響進行了分析。根據球體離散元仿真優(yōu)化的成果，針對復雜形態(tài)的擴展多面體模型，搭建了基于GPU的擴展多面體仿真框架。使用不同規(guī)模的擴展多面體顆粒數據對基于GPU的擴展多面體離散元仿真框架進行了加速實驗，結合兩種不同架構GPU的實驗結果檢驗與分析了仿真框架的加速能力。在離散元方法計算流程的基礎上，從用戶角度出發(fā)使用Qt跨平臺開發(fā)工具開發(fā)設計了基于GPU的擴展多面體離散元仿真框架的用戶界面?；贕PU的球體離散元仿真計算