استفاده از سخت‌افزار fpga برای تسریع محاسبات عددی جریان‌های پایا و ناپایا

تسریع محاسبات عددی حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسائل سیالاتی ٓبه‌ویژه در جریان‌های ناپایآ از چالش‌های اصلی شبیه‌سازی این مسائل هستند. محاسبات عددی با استفاده از سخت‌افزارهای سنتی مانند c‌p‌u به‌صورت سِری انجام می‌شوند و زمان‌برند. روش جدیدی که در این مقاله برای حل عددی معادلات دیفرانسیل پیشنهاد شده، به‌کمک بستر سخت‌افزاری f‌p‌g‌a، حل را به‌صورت سخت‌افزاری موازی‌سازی می‌کند. f‌p‌g‌a یک مدار تجمعی از بلوک‌های منطقی با قابلیت پیکربندی دوباره است. در این پژوهش از این سخت‌افزار جهت افزایش سرعت حل عددی معادله‌ی لاپلاس و جریان ناپایای کوئت یک‌بعدی به‌عنوان نمونه‌هایی از مسائل پایه‌ی دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. مسائل مورد نظر روی یک f‌p‌g‌a از نوع 7020-z‌y‌n‌q پیاده‌سازی شده و نتایج حل عددی آن‌ها با نتایج حاصل از برنامه‌ی رایانه‌یی روی c‌p‌u مقایسه شده است. محاسبات در برخی حالت‌ها تا ده برابر سریع‌تر از حل روی سخت‌افزار c‌p‌u انجام شده و از دقت حل نیز کاسته نشده است.