基于GPU并行加速的高速飛行目標實時紅外仿真技術研究.pdf

1、紅外仿真在軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源勘探等領域都有廣泛應用，傳統(tǒng)的紅外仿真的計算量很大，需要預先求解不同時刻的溫度場數(shù)據(jù)，在所有時刻的溫度場求解完成后才可生成紅外仿真結(jié)果。這種仿真方法中溫度場的求解和紅外仿真結(jié)果輸出不具有實時性，不適用于運行工況需要經(jīng)常變化且需要同步輸出紅外仿真結(jié)果的高速飛行目標問題。由于GPU具有出色的浮點運算能力，可以有效提高紅外仿真的實時性，因此對基于GPU并行加速的實時紅外仿真的研究具有重要的意義。本文針對典型高速

2、飛行目標的實時紅外仿真進行了研究，編寫了三維非穩(wěn)態(tài)溫度場求解程序，對目標非穩(wěn)態(tài)溫度場進行模擬。然后將溫度場求解的部分數(shù)值運算移植到GPU中，提高溫度場求解的速度，達到實時仿真的目的。
　　本文首先介紹了三維非穩(wěn)態(tài)溫度場求解的有限體積法，采用附加熱源法對不同類型的邊界條件進行推導，最終得到一個統(tǒng)一的邊界條件處理方式。通過對比不同類型的邊界條件下FLUENT計算結(jié)果和程序計算結(jié)果，驗證了三維非穩(wěn)態(tài)溫度場求解程序的正確性。
　　使

3、用FLUENT計算出不同飛行高度和飛行速度下的絕熱壁溫和定壁溫熱流，將這些數(shù)據(jù)通過距離反比插值方法插值到目標蒙皮網(wǎng)格上，建立目標氣動加熱熱流數(shù)據(jù)庫，以此為基礎建立目標氣動加熱參數(shù)化模型，以附加熱流的形式加入非穩(wěn)態(tài)溫度場求解程序中，對目標沿指定軌跡飛行過程的非穩(wěn)態(tài)溫度場進行求解分析，并由已知的溫度場求解出目標不同波長范圍的輻射力分布。
　　提出了一種基于GPU并行計算的三維非穩(wěn)態(tài)溫度場求解的CUDA實現(xiàn)方法，對該方法能實現(xiàn)的加速比進