文獻標識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.211506
中文引用格式: 高若辰,淮曉永,張志達,等. 面向云計算環(huán)境的OpenFOAM網(wǎng)格生成服務[J].電子技術應用,2022,48(4):71-75.
英文引用格式: Gao Ruochen,Huai Xiaoyong,Zhang Zhida,et al. OpenFOAM mesh generation service for cloud computing environment[J]. Application of Electronic Technique,2022,48(4):71-75.
0 引言
計算流體力學(Computational Fluid Dynamics,CFD)是流體力學和計算機科學相互融合的一門新興交叉學科,其基本原理是把待求解的連續(xù)物理場(如速度場和壓力場)分解成有限個離散點的集合,然后建立控制流體流動的控制方程,通過求解方程組得到的近似解來模擬流體流動情況[1-2]。CFD在汽車、船舶、航空航天、工業(yè)設計等多個領域具有廣泛的應用[3-4]。
CFD的基本結構組成一般分為前處理、數(shù)值求解和后處理分析三部分。其中,網(wǎng)格生成是前處理的關鍵步驟之一,在計算流體力學的工業(yè)應用實踐中,一般有40%~45%的時間耗費在前處理階段[5]。
網(wǎng)格生成是對連續(xù)計算流場的離散化,把一個連續(xù)的幾何區(qū)域分割成許多很小的單元,以便在離散的單元上進行流場代數(shù)方程的數(shù)值求解[6]。為了獲得高精度的數(shù)值仿真解,需要將計算域劃分為盡可能小的網(wǎng)格單元,質量好的網(wǎng)格通??梢赃_到千萬甚至上億的數(shù)量級。網(wǎng)格數(shù)量越多,對CPU、內存等計算資源的需求也會越高。因此,復雜大型模型的網(wǎng)格生成計算需要耗費巨大的計算資源。
為了解決網(wǎng)格生成技術計算量大、耗時長的問題,一方面是優(yōu)化網(wǎng)格生成技術,如動網(wǎng)格生成技術[7]、重疊網(wǎng)格生成技術[8]和自適應網(wǎng)格生成技術[9-12];另一方面,利用云端的高性能服務器資源進行網(wǎng)格生成計算也是工程技術發(fā)展的方向之一[13]。本文對云計算技術與網(wǎng)格生成技術進行集成,設計開發(fā)了一個網(wǎng)格生成服務原型系統(tǒng),并基于OpenFOAM網(wǎng)格生成器設計實現(xiàn)了一個面向云計算環(huán)境的網(wǎng)格生成服務原型軟件。
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作者信息:
高若辰,淮曉永,張志達,李佰文
(華北計算機系統(tǒng)工程研究所,北京100083)