Aplicação de técnicas de computação paralela para simulação de fluidos com métodos de partículas explícitos. - Taniguchi, Denis (2014)
O MPS é um método lagrangeano sem malha para simulação de fluidos, que teve origem para estudos de fluxo incompressíveis com superfície livre. Ele possui diversas vantagens se comparado a métodos convencionais baseados no uso de malha, podendo-se citar como principais a facilidade de representação de interfaces e geometrias complexas, assim como a ausência do termo de convecção nas equações algébricas. Este trabalho foca na aplicação de métodos de computação paralela para simulações de escoamento utilizando a variante explícita do método MPS, denominado E-MPS. O objetivo é a diminuição do tempo de processamento das simulações, e o aumento da quantidade de partículas, que possibilita a simulação de casos cada vez mais complexos, e o real emprego do método para solução de problemas de engenharia. O método proposto consiste de dois níveis de paralelismo: um através de uma decomposição de domínio espacial sobre uma arquitetura de memória distribuída, e outra pelo uso de processamento paralelo em uma arquitetura com memória compartilhada, podendo ser pelo uso de dispositivos Graphics Processing Unit (GPU), ou pelo uso de processadores multicore. Os métodos de decomposição de domínio espacial tratados neste trabalho são o estático, ou não adaptativo, o Orthogonal Recursive Bisection (ORB), o ortogonal e uma nova proposta chamada cell transfer. Dentre os métodos já existentes, o ortogonal se mostrou mais atrativo devido à sua simplicidade, conseguindo manter um melhor nível de balanceamento do que o estático no caso estudado. O novo método cell transfer tenta superar as limitações geométricas dos outros métodos citados, ao levar em consideração a natureza do fluxo. Uma das grandes contribuições deste trabalho é um novo método genérico de comunicação entre subdomínios, que evita a reordenação das partículas, e serve para todos os métodos de decomposição investigadas neste trabalho.