斜爆轰波并行数值模拟的化学加速算法性能研究

考虑基元反应条件下的爆轰波精细结构的数值模拟计算量巨大,发展高精度和高效率的计算方法十分必要。本文以Ma马赫数为7的H2/O2/N2预混气来流形成的斜爆轰波为数值模拟对象,研究了一种基于并行计算架构的用于加速化学反应计算的建表算法的计算性能,考察了不同建表策略和不同并行分区数量对算法性能的影响。研究结果显示,本文采用的建表算法能够很好地再现斜爆轰结构,其计算精度不受建表策略和并行计算分区数量的影响；而算法的计算效率则取决于不同分区对应的数据表之间操作的同步性,其中,数据表中节点数据的取回率和数据表设定的尺寸上限都会影响数据表操作的同步性。本文采用的TP和PLP两种建表策略的计算结果表明,TP策略数据表中节点取回率高于PLP策略,故计算效率更高；而计算分区数量越少,则分区对应的数据表尺寸上限越大,数据表的同步性就越好,计算效率也越高。上述研究为发展适于气相斜爆轰波数值模拟的高保真和高效率的计算方法提供了有益参考。