Title (deu): Parallelisierte Strömungssimulation auf Grafikkartenprozessoren mit der Lattice Boltzmann Methode

Author: Neic, A. (Aurel)

Description (deu): St. Pölten, FH-Stg. Computersimulation, Dipl.-Arb., 2008

Description (deu): In dieser Arbeit wurde ein Simulationstool erstellt, welches zweidimensionale strömungsmechanische Simulationen parallelisiert auf dem Grafikkartenprozessor durchführt. Es sind interaktive Änderungen der Randbedingungen, während der laufenden Simulation, möglich. Das verwendete numerische Verfahren ist die Lattice Boltzmann Methode, Simulationsdaten werden in Form von Texturen auf der Grafikhardware verwaltet und die Berechnungsalgorithmen sind als Fragmentshader, die in der OpenGL Shading Language (GLSL) programmiert wurden, implementiert.
Das Hauptaugenmerk wurde auf das Erarbeiten der Kenntnisse die notwendig sind, um interaktive Simulationen auf Grafikhardware durchzuführen, gelegt. Dazu zählen die Lattice Boltzmann Methode, die OpenGL Grafik-API, die OpenGL Shading Language und die Konzepte der Grafikkartenprogrammierung, auch bekannt als General Purpouse GPU (GPGPU). Diese Arbeit bietet einen Einblick in die Lattice Boltzmann Methode, deren numerischen Ansatz und ihrer Implementation. Es wird gezeigt werden, welche Grafikkartenkomponenten für numerische Berechnungen verwendet werden können und wie die existierenden Konzepte dazu aussehen. Weiters wird das Toolkit vorgestellt, welches in Form einer Sammlung von C++-Klassen erstellt wurde. Dazu werden diese anhand ihrer Aufgaben sortiert und ihre Memberfunktionen beschrieben.
Zuletzt wird das implementierte Simulationsverfahren validiert. Einerseits wird ein Simulationsfall mit Literaturwerten verglichen um festzustellen ob plausible Daten geliefert werden. Andererseits wird das Verfahren mit dem OpenSource-Lattice-Boltzmann-Toolkit OpenLB hinsichtlich seiner Performance geprüft.

Object languages: German

Date: 2008

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Classification: Computersimulation; Gitter-Boltzmann-Methode; Graphikkarte

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