【摘 要】
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直接数值模拟（Direct Numerical Simulation，DNS）是一种基本的计算流体力学方法，它不需要引入简化和假设，可以对复杂流动问题进行精确模拟，但计算量非常惊人。正在兴起的通用GPU（Graphic Processing Unit，图形处理器）计算为解决DNS计算量大这一问题提供了解决思路。本文在王健等人的二维简单流动直接数值模拟GPU计算基础上，实现了GPU完整求解三维Nav
【机 构】
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中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室,北京,100190
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直接数值模拟（Direct Numerical Simulation，DNS）是一种基本的计算流体力学方法，它不需要引入简化和假设，可以对复杂流动问题进行精确模拟，但计算量非常惊人。正在兴起的通用GPU（Graphic Processing Unit，图形处理器）计算为解决DNS计算量大这一问题提供了解决思路。本文在王健等人的二维简单流动直接数值模拟GPU计算基础上，实现了GPU完整求解三维Navier-Stokes方程基于交替网格的SIMPL算法，并考虑了复杂边界及相体积分率等。将GPU三维求解器应用于典型的方腔流模拟，得到了与商业软件及其他传统求解方法定量相符的结果，验证了GPU直接数值模拟的有效性；应用该GPU求解器模拟了具有复杂几何结构的实际反应器内流动情况，相比于CPU，GPU计算性能加速约50倍，并具有良好的并行性；耦合GPU-CFD计算气相及离散单元法（DEM）计算固相运动，模拟了简单反应器内的三维气固两相流动，拓展了该GPU求解器的多相流动模拟能力。
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