基于CUDA-GPU架構的超二次曲面離散單元并行算法
摘要：大規模離散元的并行計算通常基于理想的球體單元,然而自然界或工業生產中普遍存在的是由非球形顆粒組成的復雜體系,其在不同空間尺度下的動力學行為及力學性質與球形顆粒具有顯著差異.基于連續函數包絡的超二次曲面單元能有效地構造非球形顆粒的幾何形態,并通過非線性Newton迭代算法準確計算單元間的作用力.針對非球形顆粒間接觸判斷的復雜性及其大規模離散元計算的需求,該文發展了基于CUDA-GPU構架下超二次曲面單元并行算法.該方法在球形顆粒并行計算的基礎上,通過核函數建立單元包圍盒的粗判斷列表及Newton迭代的細判斷列表,并優化了并行算法和內存訪問模式以提高算法的計算效率.為檢驗超二次曲面并行算法的可靠性,對非球形顆粒的流動過程進行離散元模擬,并與試驗結果進行對比驗證.在此基礎上,進一步分析了顆粒單元不同長寬比和表面尖銳度對顆粒材料流動特性的影響,為非球形顆粒材料的大規模離散元模擬提供了一種有效的數值方法.
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