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

تسریع محاسبات عددی حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسایل سیالاتی به ویژه در جریان های ناپایا از چالش های اصلی شبیه سازی این مسایل هستند. محاسبات عددی با استفاده از سخت افزارهای سنتی مانند CPU به صورت سری انجام می شوند و زمان برند روش جدیدی که دراین مقاله برای حل عددی معادلات دیفرانسیل پیشنهاد شده، به کمک بستر سخت افزاری FPGA، حل را به صورت سخت افزای موازی سازی می کند. FPGA 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 کویت یک بعدی به عنوان نمونه هایی از مسایل پایه ی دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. مسایل موردنظر روی یک FPGA از نوع 7020- Zynq پیاده سازی شده و نتایج حل عددی آن ها با نتایج حاصل از برنامه ی رایانه ای روی CPU مقایسه شده است. محاسبات در برخی حالت ها تا ده برابر سریع تر از حل روی سخت افزار CPU انجام شده و از دقت حل نیز کاسته نشده است.