УДК 004.2
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ CUDA ДЛЯ УСКОРЕНИЯ ВЫЧИСЛЕНИЙ
В ЗАДАЧАХ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ
Аннотация. Рассмотрена задача химической кинетики, проведен расчет изменений концентрации веществ в реакциях по времени и созданию массивно-кинетического инструментария для решения задачи с использованием современных технологий распараллеливания. Описана математическая модель изменения концентраций веществ в системе с одномерным приближением и возможностью ускорения вычислений с использованием технологии CUDA. Расчет на графических процессорах NVIDIA показал, что с увеличением числа химический реакций время вычисления намного уменьшается по сравнению со временем расчета на центральных процессорах.
Ключевые слова: горение, механизмы горения, параллельное вычисление, графические процессоры, CUDA, метод Рунге–Кутты.
ПОЛНЫЙ ТЕКСТ
Сарсембаев Магжан Смагулович,
PhD студент Казахского национального университета имени аль-Фараби, Алматы,
sarsembayev.magzhan@gmail.com
Урмашев Байдаулет Амантаевич,
кандидат физ.-мат. наук, доцент Казахского национального университета имени аль-Фараби, Алматы,
baydaulet.urmashev@gmail.com
Младенович Ненад,
доктор мат. наук, профессор Математического института Сербской академии наук и искусств, Белград,
nenad@mi.sanu.ac.rs
Заславский Bладимир Анатольевич,
доктор техн. наук, профессор, профессор кафедры Киевского национального университета имени Тараса Шевченко,
zas@unicyb.kiev.ua
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Varnatts Yu., Maas U., Dibble R. Burning physical and chemical aspects, modeling, experiments, formation of pollutants. Trans. Agafonova G.L., Ed. Vlasov P.A. Moscow: Fizmatlit, 2003. 352 p.
- Pio G., Ricca A., Palma V., Salzano E. Low temperature combustion of methane/alkenes mixtures. Fuel. 2019. Vol. 254. Article 115567. P. 224–231. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.05.150.
- Kuppa K., Nguyen H.D., Goldmann A., Korb B., Wachtmeister G., Dinkelacker F. Numerical modelling of unburned hydrocarbon emissions in gas engines with varied fuels. Fuel. 2019. Vol. 254. Article 115532. P. 1–13. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.05.115.
- Syrodoy S., Penyazkov O., Assad M., Gutareva N. Mathematical modeling of the electric spark ignition of the coal-water particle fuel under conditions relevant to the internal combustion engines. MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 92. Article 01028. P. 1024–1030. https://doi.org/ 10.1051/matecconf/20179201028.
- Sathiah P., Holler T., Kljenak I., Komen E. The role of CFD combustion modeling in hydrogen safety management. V. Validation for slow deflagrations in homogeneous hydrogen-air experiments. Nuclear Engineering and Design. 2016. Vol. 310. P. 520–531. https://doi.org/10.1016/ j.nucengdes.2016.06.030.
- Fattah I.M.R., Yip H.L., Jiang Z., Yuen Anthony C.Y., Yang W., Medwell P., Kook S., Yeoh G., Chan Q. Effects of flame-plane wall impingement on diesel combustion and soot processes. Fuel. 2019. Vol. 255. Article 115726. P. 59–69. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.115726.
- Zhapbasbaev U.K., Makashev E.P. Diffusion combustion of a system of plane supersonic hydrogen jets in a supersonic flow. Combustion explosion and shock waves. 2003. Vol. 39. P. 415–422.
- NVIDIA CUDA parallel computing platform Programming Guide. URL: http://www.nvidia.ru/ object/cuda-parallel-computing-ru.html.
- Harris M. Mapping computational concepts to GPUs. GPU Gems. 2006. Vol. 2. P. 493–508.
- Hall J.D., Carr N.A., Hart J.C. Cache and bandwidth aware matrix multiplication on the GPU. URL: http://graphics.cs.illinois.edu/sites/default/files/UIUCDCS-R-2003-2328.pdf.
- Horn D. Stream reduction operations for GPGPU applications. GPU Gems. 2006. Vol. 2. P. 573–589.
- Sosutha Sa., Mohana Db. Heterogeneous parallel computing using CUDA for chemical process. Procedia Computer Science. 2015. Vol. 47. P. 237–246. https://doi.org/10.1016/ j.procs.2015.03.203.
