Модификация решателей rhoCentralFoam на базе OpenFOAM и RapidCFD для расчета параметров высокоскоростных течений. Сравнение работы решателей на GPU и CPU


Просмотр статьи
PDF, 812,1 КБ

Modification of RhoCentralFoam Solvers Based on OpenFOAM and RapidCFD to Calculate High-Speed Flows. Speed Comparison of GPU and CPU Solvers

OpenFOAM is a open source library which is popular among cfd-specialists. Standard rhoCentralFoam solver is suitable for high-speed flows, however, the standard thermodynamic models and a limited selection of schemes for the calculation of convective flux are limited. It is not possible decide really high-speed problem. As a result, there is a new thermodynamic library that is using two-parameter model of the equilibrium air, also new schemes (Roe, HLLC, AUSM+up) are added into the solver for the convective flux calculation. All modifications are made for the standard version of OpenFOAM 3.0.0 and for RapidCFD version with thrust library to calculate fields on the graphic accelerators.
The problem of sphere flow by supersonic flow has been solved.
A comparison of the calculation results and operation time of modified for CPU and GPU solvers has been made

OpenFOAM, RapidCFD, rhoCentralFoam, ROE, HLLC, AUSM


Том 17, выпуск 4, 2016 год



OpenFOAM — библиотека с открытым исходным кодом, которая пользуется популярностью среди специалистов по вычислительной гидрогазодинамике. Стандартный решатель rhoCentralFoam подходит для решения задач высокоскоростных течений, однако стандартные термодинамические модели и ограниченный выбор схем для расчета конвективных потоков сужают сферу применения этого решателя. В связи с этим в данной работе была предложена новая термодинамическая библиотека, использующая двухпараметрическую модель равновесного воздуха, а так же в решатель добавлены схемы: ROE, HLLC, AUSM+up, для расчета конвективных потоков. Все модификации сделаны для стандартной версии OpenFOAM 3.0.0, а так же для версии RapidCFD с использованием thrust библиотеки для параллельного расчета полей на графических ускорителях.

OpenFOAM, RapidCFD, rhoCentralFoam, ROE, HLLC, AUSM


Том 17, выпуск 4, 2016 год



1. Карвацкий А.Я., Пулинец И.В., Лазарев Т.В., Педченко А.Ю. Численное моделирование сверхзвукового обтекания клина с применением свободного открытого программного кода OpenFOAM. 2015. 6 c.
2. Analysis on capabilities of density-based solvers within OpenFOAM to distinguish aerothermal variables in diffusion boundary layer. 2013. 10 с.
3. Куликовский А.Г., Погорелов Н.В., Семенов А.Ю.. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. 608 с.
4. Лунёв В.В. Течение реальных газов с большими скоростями.— М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 760 с.
5. Palmer G. An improved Flux-Split Algorithm Applied to Hypersonic Flows in Chemical Equilibrium. AI AA-88-2693. 1988. 14 с.
6. Kurganov A., Tadmor E. New High-Resolution Central Schemes for Nonlinear Conservation Laws and Convection-Diffusion Equations. Journal of Computational Physics 160, 241–282 (2000). 40 с.
7. Toro E.F. Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics. 2009. 719 с.
8. Liou M. A sequel to AUSM, part 2: AUSM+-up for all speeds. 2006. 35с.
9. Тихонычев П.С. Метод построения пространственных слоистых сеток для задач обтекания ле-тательных аппаратов c изменяющейся формой, основанный на электростатической аналогии// Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2016. Т. 17, вып. 3. http://chemphys.edu.ru/issues/2016-17-3/articles/647/