本文關(guān)鍵詞：CPU-GPU異構(gòu)體系下基于離散元法的散體物料運輸問題的數(shù)值模擬

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【摘要】：顆粒物質(zhì)是大量離散顆粒組成的復雜體系,由于其”散”和”動”的特殊力學特征,顆粒系統(tǒng)的宏觀行為與微觀機理比較難于掌控,用宏觀的連續(xù)體力學理論分析散體現(xiàn)象將帶來理論與實際的偏離等不足,離散元法(DEM)是刻畫顆粒運動規(guī)律與動力學參數(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)值模擬對計算機容量和速度需求隨之快速增長,已成為制約大規(guī)模DEM應用的主要瓶頸,并行計算是解決這一問題的有效途徑.本文基于CPU-GPU異構(gòu)體系,針對一類含液橋力的離散元模型,圍繞散體物料運輸?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輸中緊急剎車過程的數(shù)值模擬.首先針對散體物料運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的串行解法器,最后對干濕顆粒系統(tǒng)進行了對比數(shù)值實驗,比較分析了液橋力對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端堆積,并形成一個斜坡,當在模擬中考慮液橋作用時,顆粒對車廂壁的作用力變大,顆粒的流動變慢,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的并行解法器,主要步驟為:(1)根據(jù)求解系統(tǒng)規(guī)模動態(tài)開設(shè)數(shù)組,研制相應的串行解法器,(2)在串行解法器的基礎(chǔ)上,面向異構(gòu)體系通過設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)避免存儲并發(fā)訪問沖突等技術(shù)研制了相應的并行解法器.將所研制的并行解法器應用于散體物料運輸?shù)臄?shù)值模擬,模擬結(jié)果表明新的并行解法器重構(gòu)了串行解法器的數(shù)學行為且具有良好的并行加速比,如在K40c GPU平臺上,其平均加速比達到了13.01.
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O347.7;O241

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 馮慧敏;郭玉明;武新慧;;果蔬壓縮破壞特性的試驗研究[J];包裝與食品機械;2015年03期

2 馮慧敏;郭玉明;武新慧;;基于穿刺試驗蘋果力學性質(zhì)的研究[J];農(nóng)機化研究;2016年01期

3 柯春海;張浩;岳孝強;馮春生;舒適;譚援強;;散體物料運輸過程中緊急剎車的數(shù)值模擬研究[J];應用力學學報;2015年05期

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本文編號：1202923