基于CUDA-GPU架构的超二次曲面离散单元并行算法

论文摘要

大规模离散元的并行计算通常基于理想的球体单元,然而自然界或工业生产中普遍存在的是由非球形颗粒组成的复杂体系,其在不同空间尺度下的动力学行为及力学性质与球形颗粒具有显著差异.基于连续函数包络的超二次曲面单元能有效地构造非球形颗粒的几何形态,并通过非线性Newton迭代算法准确计算单元间的作用力.针对非球形颗粒间接触判断的复杂性及其大规模离散元计算的需求,该文发展了基于CUDA-GPU构架下超二次曲面单元并行算法.该方法在球形颗粒并行计算的基础上,通过核函数建立单元包围盒的粗判断列表及Newton迭代的细判断列表,并优化了并行算法和内存访问模式以提高算法的计算效率.为检验超二次曲面并行算法的可靠性,对非球形颗粒的流动过程进行离散元模拟,并与试验结果进行对比验证.在此基础上,进一步分析了颗粒单元不同长宽比和表面尖锐度对颗粒材料流动特性的影响,为非球形颗粒材料的大规模离散元模拟提供了一种有效的数值方法.

论文目录

• 引 言
• 1 超二次曲面单元构造及离散元并行算法
•   1.1 超二次曲面方程的函数形式
•   1.2 基于GPU并行的离散元算法
•     1.2.1 背景网格划分和邻居搜索
•     1.2.2 包围盒列表及Newton迭代列表
•     1.2.3 超二次曲面单元间的接触力及颗粒信息更新
• 2 超二次曲面单元间的接触模型
• 3 超二次曲面并行算法的试验验证
• 4 颗粒形状对流动特性影响的离散元分析
•   4.1 不同颗粒形态流动过程的离散元模拟
•   4.2 颗粒尖锐度对流动特性的影响
•   4.3 颗粒长宽比对流动特性的影响
•   4.4 单元形态对速度分布的影响
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王嗣强,季顺迎

关键词: 架构,超二次曲面单元,非球形颗粒,离散单元方法,并行算法

来源: 应用数学和力学 2019年07期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

基金: 国家重点研发计划(2016YCF1401505),国家自然科学基金(11572067,11772085)~~

分类号: O302

页码: 751-767

总页数: 17

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