基于非结构化网格的高可扩展并行有限体积格子Boltzmann方法

均匀网格格子Boltzmann方法虽然有其优势,但是在模拟大规模流场信息以及复杂几何边界时仍然存在困难。为此,文中给出了非结构化网格下的有限体积格子Boltzmann方法。该方法采用cell-centered方案,使用low-diffusion Roe方案计算对流通量密度,通过最小二乘方法计算粒子分布函数的梯度。为了能够模拟大规模复杂流场情况,文中给出了非结构化网格有限体积格子Boltzmann方法的并行方法。该法通过ParMETIS划分流场的非结构化网格,将网格近似平均地发送给MPI进程,比较了两种不同规模的网格单元的并行性能。文中通过以下两点验证了并行算法的正确性:1)顶盖方腔驱动流,Re=400,1 000,3 200,5 000;2)圆柱绕流,Re=10,20,40。并行数值实验的结果表明所提并行算法在1 920核上仍然拥有良好的可扩展性,在1 920个核上的并行效率可以达到在240核上效率的78.42%。

一种求解汽车外流场问题的可扩展数值算法

受外型复杂、雷诺数高等因素影响,汽车外流场流动的数值计算规模巨大且难以精确求解。发展高效并行算法以利用超级计算平台资源来数值求解外流问题成为该领域的研究热点。文章提出一种全隐格式的可扩展并行Newton-Krylov-Schwarz算法对某真实汽车的外流场流动问题进行计算。通过与风洞试验以及主流计算流体力学软件的计算结果对比验证了算法的正确性。并行数值计算结果显示,文章的算法在数千处理器规模下仍具有很好的并行可扩展性。