气固两相流大规模直接数值模拟-GPU实现及统计性质分析的开题报告

气固两相流大规模直接数值模拟——GPU实现及统计性质分析的开题报告题目：气固两相流大规模直接数值模拟——GPU实现及统计性质分析一、研究背景和意义气固两相流广泛存在于自然界和工程应用中，例如，化工反应器、煤气化等。研究气固两相流数值模拟是解决传热传质、强化流动、避免爆炸等问题的重要手段。目前，数值模拟方法主要分为粒子方法和连续介质方法两种。粒子方法的优点是能够模拟颗粒的运动路径和轨迹，但是由于计算量大而常常需要大量的计算资源。连续介质方法较为实用，但是其数值模拟方法也需要进一步研究。由于气固两相流模型中存在大量的涡旋流和小尺度尘埃颗粒，传统的基于中央处理器(CPU)的计算机能力不足以满足大规模数值模拟的需求。因此，采用基于图形处理器(GPU)实现的并行计算技术，可以有效提高计算效率、缩短计算时间。同时，对于气固两相流的统计性质分析，例如：涡流的特性、尘埃颗粒的分布和热量传递等都可以在模拟结果的基础上得到更加准确的计算。二、研究内容1.气固两相流模型的建立和数值模拟方法的选择2.基于GPU的气固两相流模拟算法实现3.GPU性能优化和计算时间分析4.统计性质分析，包括涡流特性和尘埃颗粒的分布和热量传递等三、预期成果和意义1.建立气固两相流的数值模拟算法，能够有效解决计算量大、计算时间长的问题，提高气固两相流数值模拟的效率；2.在GPU计算平台上优化算法，大幅度提高计算效率；3.对气固两相流中的涡流特性和尘埃颗粒的分布和热量传递等统计性质进行深入分析，为相关领域的关键问题研究提供有力的数值支持。四、研究方法1.对气固两相流的基本模型进行研究，选择合适的数值模拟方法；2.基于GPU实现气固两相流的数值模拟算法，优化计算效率；3.对模拟结果进行统计性质分析。五、研究计划和进度1.第一年，研究气固两相流模型，并选择合适的数值模拟方法；2.第二年，基于GPU实现气固两相流数值模拟算法，并对GPU性能进行优化；3.第三年，对模拟结果进行统计性质分析，完成毕业论文。六、预期困难及解决方案1.数值模拟算法的选择问题。解决方案：深入研究气固两相流模型，同时考虑模拟精度和计算效率等因素，选择合适的数值模拟方法；2.GPU并行计算的实现问题。解决方案：建立基于GPU的气固两相流数值模拟算法，并进行优化；3.统计性质分析的实现问题。解决方案：在气固两相流的数值模拟结果的基础上，进行涡流特性和尘埃颗粒的分布和热量传递等统计性质的分析。七、参考文献1.ZhangZhiwei,LiLin,KangXiao,etal.AGPU-basedhighperformancecomputingimplementationfortwo-phaseflowproblemsusingthestaggeredmeshscheme[J].Computers&Fluids,2016,136:111-123.2.ZhaoYang,ZhangCharles,TaoWen-qiang,etal.Three-DimensionalNumericalSimulationofFluidFlowandSolidParticulateMotioninaDieselEngineUsingtheDiscreteRandomParticleTrackingMethod[J].Energies,2018,11(10):2746.3.ChenNing,ChengLie,WangJin-Song,etal.GPU-acceleratedsimulationandvisualizationof3Dair–w