ВЕСТНИК
Башкирского университета

ENGLISH
Главная Авторам Рецензентам Выпуски журнала Редколлегия Редакция Загрузить статью Подписка ISSN 1998-4812

Архив | Том 23, 2018, No. 4.

ПРИМЕНЕНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОРОВ ПРИ ЧИСЛЕННОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ДИНАМИКИ ПУЗЫРЬКОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ В БЕЗГРАНИЧНОЙ ЖИДКОСТИ

Вестник Башкирского университета. 2018. Том 23. №4. С. 948-952.
Download
  • © Г. И. Гильманова

    Башкирский государственный университет Центр микро- и наномасштабной динамики дисперсных систем; Уфимский государственный нефтяной технический университет

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32; Россия, Республика Башкортостан, 450062 г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

  • © Н. А. Гумеров

    Башкирский государственный университет Центр микро- и наномасштабной динамики дисперсных систем; Институт передовых компьютерных исследований, Мэрилендский университет США

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

  • © И. Ш. Ахатов

    Центр Сколтеха по проектированию, производственным технологиям и материалам Россия, г. Москва

В работе представлено численное моделирование динамики микропузырьков под действием акустического поля в безграничной жидкости. Рассматривается кластер пузырьков в жидкости, данная система не ограничена стенками и границами. Источник акустических волн находится в центре пузырькового кластера. После включения источника звука наблюдается два режима динамики пузырьков, в зависимости от концентрации пузырьков. В первом случае, при малом количестве пузырьков наблюдается одностороннее влияние поле-пузырек, поэтому их воздействие на поле несущественно. Во втором случае, при высокой концентрации пузырьков, проявляется двустороннее влияние пузырек-поле-пузырек, поэтому наблюдаем ударную волну объемного содержания, за фронтом которой, остается зона, практически чистая от пузырьков. При реализации второго режима возникает проблема нехватка оперативной памяти для хранения матрицы. Для ускорения расчетов алгоритм матрично-векторного произведения распараллеливается на графических процессорах (GPU) с применением технологии CUDA, без хранения матрицы в памяти компьютера.

Ключевые слова:

  • самоорганизация пузырьков
  • уравнение Гельмгольца
  • акустическое поле
  • высокопроизводительные вычисления
  • GPU
  • CUDA
  • self-organization of bubbles
  • Helmholtz equation
  • acoustic field
  • high-performance computing
  • GPU
  • CUDA

ЛИТЕРАТУРА

  1. Mettin R. Bubble structures in acoustic cavitation // Bubble and particle dynamics in acoustic fields: Modern trends and applications. 2005. P. 1-36.
  2. Mettin R. From a single bubble to bubble structures in acoustic cavitation // Oscillations, Waves and Interactions. 2007. P. 171-198.
  3. Commander K. W., Prosperetti A. Linear pressure waves in bubbly liquids: comparison between theory and experiments // J. Acoust. Soc. Am., 1989. Vol. 85. №2. P. 732-746.
  4. Leighton T. G. Bubble population phenomena in acoustic cavitation // UltrasonicsSonochemistry. 1995. Vol. 2. №.2. P. 123-S136.
  5. Parlitz U., Mettin R., Luther S., Akhatov I., Voss M, Lauterborn W. Spatiotemporal dynamics of acoustic cavitation bubble clouds // Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 1999. Vol. 357. P. 313-334.
  6. Akhatov I., Parlitz U., Lauterborn W. Pattern formation in acoustic cavitation // J. Acoust. Soc. Am.1994. Vol. 96. P. 3627-3635.
  7. KobelevYu. A., Ostrovsky L. A. Nonlinear acoustic phenomena due to bubble drift in a gas-liquid mixture // J. Acoust. Soc. Am. 1989. Vol. 85. P. 621-627.
  8. Mettin R., Luther S., Ohl C., Lauterborn W., “Acoustic cavitation structures and simulations by a particle model,” Ultrason. Sonochem.1999. Vol. 6. P. 25-30.
  9. Gumerov N. A., Ohl C.-D., Akhatov, I. S., Sametov S. P., Khasimullin M. V. Waves of acoustically induced transparency in bubbly liquids: Theory and Experiment // Proc. of Meetings on Acoustics, 2013. Vol. 19. №045012.
  10. Gumerov N. A., Akhatov I. S., Ohl C. D., Sametov S. P., Khasimulin M. V., Gilmanova G. I. Waves of acoustically induced transparency in bubbly liquids: theoretical prediction and experimental validation // Proceedings of the ASME 2013 (IMECE2013), November 15-21, 2013, San Diego, CA. №.63200.
  11. Gumerov N. A., Akhatov I. S., Ohl C.-D., Sametov S. P., Khazimulin M. V., Gonzalez-Avila S. R., Robust acoustic manipulation of bubbly liquids. Appl. Phys. Lett., 2016. Vol. 108. №134102.
  12. Gumerov N. A., Akhatov I. S., Modes of self-organization of diluted bubbly liquids in acoustic fields: One-dimensional theory. Journal of Acoustical Society of America, 2017. №141(2), P. 1190-1202.

Copyright © Вестник Башкирского университета 2010-2021