CPU-GPU異構(gòu)體系下基于離散元法的散體物料運(yùn)輸問題的數(shù)值模擬.pdf

1、顆粒物質(zhì)是大量離散顆粒組成的復(fù)雜體系,由于其”散”和”動(dòng)”的特殊力學(xué)特征,顆粒系統(tǒng)的宏觀行為與微觀機(jī)理比較難于掌控,用宏觀的連續(xù)體力學(xué)理論分析散體現(xiàn)象將帶來理論與實(shí)際的偏離等不足,離散元法(DEM)是刻畫顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律與動(dòng)力學(xué)參數(shù)的一類重要模型,已成為解決該問題的重要方法.隨著高分辨率模型的不斷推出,數(shù)值模擬對(duì)計(jì)算機(jī)容量和速度需求隨之快速增長(zhǎng),已成為制約大規(guī)模 DEM應(yīng)用的主要瓶頸,并行計(jì)算是解決這一問題的有效途徑.本文基于CPU-GPU

2、異構(gòu)體系,針對(duì)一類含液橋力的離散元模型,圍繞散體物料運(yùn)輸?shù)牟⑿袛?shù)值模擬開展研究.
　　基于一類含液橋力的離散元模型完成了散體物料運(yùn)輸中緊急剎車過程的數(shù)值模擬.首先針對(duì)散體物料運(yùn)輸問題建立了不含液橋力的離散元模型,接著在濕顆粒系統(tǒng)中引入了液橋作用力,建立了含液橋力的離散元模型并研制了相應(yīng)的串行解法器,最后對(duì)干濕顆粒系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比數(shù)值實(shí)驗(yàn),比較分析了液橋力對(duì)顆粒的作用力分布及堆積現(xiàn)象的影響,模擬發(fā)現(xiàn)在剎車過程中顆粒由于慣性作用向車廂前

3、端堆積,并形成一個(gè)斜坡,當(dāng)在模擬中考慮液橋作用時(shí),顆粒對(duì)車廂壁的作用力變大,顆粒的流動(dòng)變慢,堆積形成的斜坡變緩.
　　面向CPU-GPU異構(gòu)體系,為上述離散元模型研制了相應(yīng)的并行解法器,主要步驟為:(1)根據(jù)求解系統(tǒng)規(guī)模動(dòng)態(tài)開設(shè)數(shù)組,研制相應(yīng)的串行解法器,(2)在串行解法器的基礎(chǔ)上,面向異構(gòu)體系通過設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)避免存儲(chǔ)并發(fā)訪問沖突等技術(shù)研制了相應(yīng)的并行解法器.將所研制的并行解法器應(yīng)用于散體物料運(yùn)輸?shù)臄?shù)值模擬,模擬結(jié)果表明新的