Accelerated Flow Visualization of Advective–Diffusive Mixing Processes using GPUs

Abstract

Presentamos una estrategia para acelerar la simulación y visualización de mezclado advectivo--difusivo de un contaminante dentro de una cavidad cuadrada con condiciones de frontera dependientes del tiempo. No se requieren paredes móviles para mezclar el fluido sino la convección natural por temperaturas periódicas en paredes opuestas. Un contaminante se diluye asintóticamente hasta una concentración uniforme. El mezclado
advectivo es evaluado con rastreo lagrangiano y el mezclado difusivo con el método Diffusive Strip.

Este cálculo requiere horas de tiempo CPU debido a la gran cantidad de operaciones numéricas y la precisión requerida pero puede ser directamente transportado al GPU, mejorando el rendimiento en órdenes de magnitud. Presentamos los algoritmos implementados en CUDA y un análisis de la velocidad lograda. La visualización del proceso de difusión es simultánea usando los datos almacenados en la memoria del GPU, lo que permite hacer un análisis en tiempo real del mezclado.