Skip navigation
Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Ускорение гранично-элементных расчетов для замкнутой области с использованием нелинейных функций формы и технологии CUDA
Other Titles: Acceleration of boundary element calculations for closed domain using nonlinear form functions and CUDA technology
Authors: Щербаков, С. С.
Полещук, М. М.
Sherbakov, S. S.
Polestchuk, M. M.
Keywords: доклады БГУИР
метод граничных элементов
распределение потенциала
Nvidia CUDA
boundary element method
distribution of potential
Issue Date: 2021
Publisher: БГУИР, РБ
Citation: Щербаков, С. С. Ускорение гранично-элементных расчетов для замкнутой области с использованием нелинейных функций формы и технологии CUDA / Щербаков С. С., Полещук М. М. // Доклады БГУИР. – 2021. – № 19(3). – С. 14–21. – DOI:
Abstract: Развитие компьютерных технологий, как в аппаратной, так и программной сфере, позволяет быстро и точно получать решения прикладных задач многих областей науки. Ускорение расчетов – широко применяемая техника, которая реализуется на основе многоядерности и многопоточности процессоров. Технологя NVidia CUDA, или просто CUDA, позволяет наиболее эффективно ускорять метод граничных элементов, который реализуется путем множества независимых расчетов. Основная цель работы заключается в реализации и ускорении непрямого метода граничных элементов с использованием трех функций формы для вычисления распределения потенциала внутри замкнутого контура при действии потенциала, распределенного на поверхности. Ускорение соответствующих вычислений было реализовано на графическом акселераторе с помощью технологии NVidia CUDA. Получены зависимости ускорения параллельных вычислений по сравнению с последовательными в зависимости от количества граничных элементов и расчетных узлов. Показано значительное, до 52 раз, ускорение расчета распределения потенциала при сохранении его точности. Достигнуто ускорение до 22 раз при расчете матрицы взаимовлияний граничных элементов. Также исследована сходимость данного метода. При использовании технологии CUDA можно получить значительное ускорение без потери точности и скорости сходимости. Таким образом, использование CUDA является очень хорошим подходом к распараллеливанию гранично-элементного метода. Применение этой технологии для ускорения вычислений позволит эффективно решать задачи различных областей физики: акустики, гидромеханики, электродинамики, механики твердых тел и многих других.The evolution of computer technologies, as a hardware and a software parts, allows to attain fast and accurate solutions to many applied problems in scientific areas. Acceleration of calculations is broadly used technic that is basically implemented by multithreading and multicore processors. NVidia CUDA technology or simply CUDA opens a way to efficient acceleration of boundary elements method (BEM), that includes many independent stages. The main goal of the paper is implementation and acceleration of indirect boundary element method using three form functions. Calculation of the potential distribution inside a closed boundary under the action of the defined boundary condition is considered. In order to accelerate corresponding calculations, they were parallelized at the graphic accelerator using NVidia CUDA technology. The dependences of acceleration of parallel computations as compared with sequential ones were explored for different numbers of boundary elements and computational nodes. A significant acceleration (up to 52 times) calculation of the potential distribution without loss in accuracy is shown. Acceleration of up to 22 times was achieved in calculation of mutual influence matrix for boundary elements. Using CUDA technology allows to attain significant acceleration without loss in accuracy and convergence. So application of CUDA is a good way to parallelizing BEM. Application of developed approach allows to solve problems in different areas of physics such as acoustics, hydromechanics, electrodynamics, mechanics of solids and many other areas, efficiently.
Appears in Collections:№ 19(3)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Shcherbakov_Uskoreniye.pdf1,49 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.