GPGPU implementation of a lattice Boltzmann methodology for particle transport and deposition in complex flow
Notice bibliographique
Résumé
Purpose This study aims to modify the standard probabilistic lattice Boltzmann methodology (LBM) cellular automata (CA) algorithm to enable a more realistic and accurate computation of the ensemble rather than individual particle trajectories that need to be updated from one time step to the next (allowing, as such, a fraction of the collection of particles in any lattice grid cell to be updated in a time step, rather than the entire collection of particles as in the standard LBM-CA algorithm leading to a better representation of the dynamic interaction between the particles and the background flow). Exploitation of the inherent parallelism of the modified LBM-CA algorithm to provide a computationally efficient scheme for computation of particle-laden flows on readily available commodity general-purpose graphics processing units (GPGPUs). Design/methodology/approach This paper presents a framework for the implementation of a LBM for the simulation of particle transport and deposition in complex flows on a GPGPU. Towards this objective, the authors have shown how to map the data structure of the LBM with a multiple-relaxation-time (MRT) collision operator and the Smagorinsky subgrid-scale turbulence model (for turbulent fluid flow simulations) coupled with a CA probabilistic method (for particle transport and deposition simulations) to a GPGPU to give a high-performance computing tool for the calculation of particle-laden flows. Findings A fluid-particle simulation using our LBM-MRT-CA algorithm run on a single GPGPU was 160 times as computationally efficient as the same algorithm run on a single CPU. Research limitations/implications The method is limited by the available computational resources (e.g. GPU memory size). Originality/value A new 3D LBM-MRT-CA model was developed to simulate the particle transport and deposition in complex laminar and turbulent flows with different hydrodynamic characteristics (e.g. vortex shedding, impingement, free shear layer, turbulent boundary layer). The solid particle information is encapsulated locally at the lattice grid nodes, allowing for straightforward mapping of the datastructure onto a GPGPU enabling a massive parallel execution of the LBM-MRT-CA algorithm. The new particle transport algorithm was based on the local (bulk) particle density and velocity and provides more realistic results for the particle transport and deposition than the standard LBM-CA algorithm.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».