GPU 병렬 처리 기술을 이용한 격자 볼츠만법 기반 부유체 거동 계산 시뮬레이션
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학술지명
권호사항
발행연도
2012
작성언어
Korean
주제어
KDC
539
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
1051-1059(9쪽)
제공처
본 논문에서는 부유체의 거동 해석을 위해 Navier-Stokes 방정식에 기반한 격자 볼츠만 모델(Lattice Boltzmann model)을 제안하였다. 제안한 모델은 부유체를 2차원 상의 단면에 존재하는 강체로 가정하고 단면을 정사각형의 규칙적인 격자로 분할하였으며, 격자 상에 위치한 각 node는 인접한 8개의 node로 향하는 입자를 가질 수 있다. 각 node 상에 위치한 유체 입자는 격자 볼츠만 방법의 원리에 따라 충돌(collicling)과 흐름(streaming)의 과정을 반복하면서 운동한다. 강체가 떠 있는 자유 표면의 경계 조건과, 강체와 유체가 맞닿은 표면의 경계 조건을 고려하기 위해 격자를 구성하는 각각의 node를 fluid, interface, air, obstacle 등의 네 가지 type으로 구분하였으며, 경계 조건을 기반으로 각 node 간의 상호 작용을 고려하였다. 격자 볼츠만 방법은 각 node 에서 발생하는 유체 입자들 사이의 국소적인 상호 작용을 동일한 규칙으로 정의하고, 매 단위 시간마다 전체 node들의 상태를 한꺼번에 계산하므로 병렬 처리에 적합하다. 따라서 제안한 모델에 GPU 를 이용한 병렬 처리 기법을 적용하여 시뮬레이션 속도를 향상시켰다. 제안한 격자 볼츠만 모델과 경계 조건을 검증하기 위해 2차원 상에서 수면에 떠 있는 강체에 대한 거동 계산 시뮬레이션을 수행하였다.
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