استفاده از سخت افزار FPGA برای تسریع محاسبات عددی جریان های پایا و ناپایا

تسریع محاسبات عددی حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسائل سیالاتی ٓبه ویژه در جریان های ناپایآ از چالش های اصلی شبیه سازی این مسائل هستند. محاسبات عددی با استفاده از سخت افزارهای سنتی مانند C P U به صورت سری انجام می شوند و زمان برند. روش جدیدی که در این مقاله برای حل عددی معادلات دیفرانسیل پیشنهاد شده، به کمک بستر سخت افزاری F P G A، حل را به صورت سخت افزاری موازی سازی می کند. F P G A یک مدار تجمعی از بلوک های منطقی با قابلیت پیکربندی دوباره است. در این پژوهش از این سخت افزار جهت افزایش سرعت حل عددی معادله ی لاپلاس و جریان ناپایای کوئت یک بعدی به عنوان نمونه هایی از مسائل پایه ی دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. مسائل مورد نظر روی یک F P G A از نوع 7020Z y n q- پیاده سازی شده و نتایج حل عددی آن ها با نتایج حاصل از برنامه ی رایانه یی روی C P U مقایسه شده است. محاسبات در برخی حالت ها تا ده برابر سریع تر از حل روی سخت افزار C P U انجام شده و از دقت حل نیز کاسته نشده است.