- Tytuł:
-
Parallel implementation of a steady state thermal and hydraulic analysis of heat exchanger
Implementacja równoległa w OpenMP analizy statycznej przepływów i temperatur w sieci wymienników ciepła - Autorzy:
- Fedorov, M.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/156062.pdf
- Data publikacji:
- 2009
- Wydawca:
- Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
- Tematy:
-
sieć
wymiennik ciepła
analiza statyczna
przepływ
temperatura
implementacja równoległa
heat exchanger network
steady state analysis
flow
temperature
parallel implementation - Opis:
-
The considerable computation time of a practical application of sequential algorithms for simulating thermal and flow distribution in heat exchanger networks was the motivating factor to study their parallel implementation. The mathematical model formulated and studied in the paper requires the solution of a set of nonlinear equations, which are solved by Newton-Raphson methods. An object-oriented solver automatically formulates the equations for the network of an arbitrary topology. The hydraulic model that was chosen as a benchmark consists of nodal flows and loop equations. A decomposition algorithm is presented, and results of speedup of its parallel implementation are demonstrated.
Motywacją do badania praktycznych zadań statycznej symulacji przepływów i temperatur w sieci wymienników ciepła jest duża czasochłonność algorytmów sekwencyjnych, prowadząca do konieczności ich zrównoleglenia. Sformułowany w artykule model matematyczny sprowadza się do układu nieliniowych równań algebraicznych. Następnie została dokonana dekompozycja modelu matematycznego na dwa modele: model hydrauliczny oraz model temperatur. Model hydrauliczny składa się z równań przepływów w oczkach oraz węzłach. Pozwala to na wykorzystanie istniejących podejść do symulacji natężenia przepływów, które pośrednio są funkcją średnich temperatur. Średnie temperatury podczas symulacji natężenia przepływów przyjmuje się jako stałe. Zależność współczynników oporów od liczby Reynoldsa, będące z kolei funkcją natężenia przepływu, określa się za pomocą metody punktu stałego względem tych współczynników, tj. każda iteracja metody punktu stałego wymaga symulacji przepływów przy zadanych wartościach współczynników oporów. Model symulacji przepływów rozwiązywany jest metodą Newtona-Raphsona. Symulacja modelu temperatur sprowadza się do rozwiązania układu równań liniowych, ponieważ wartości natężenia przepływów oraz średnich temperatur na tym etapie algorytmu przyjmuje się jako stałe. Struktura równań modelu temperatur zależy od kierunków przepływów i formułowana jest po każdym rozwiązywaniu modelu hydraulicznego. Zmienność współczynników modelu temperatur oraz natężenia przepływów od średniej temperatury uwzględnia się za pomocą metody punktu stałego, która w przypadku braku zbieżności wymusza ponownie symulację przepływów. Obiektowo zorientowany pakiet programów implementujący dany algorytm, w sposób zautomatyzowany formułuje równania i przeprowadza symulację sieci o dowolnej topologii. Sekwencyjna implementacja programowa algorytmu posłużyła jako benchmark do badania przyspieszenia tego algorytmu po jego zrównoleglonej implementacji w OpenMP. W artykule pokazano także, że nawet w przypadku drobnoziarnistej równoległości, udaje się uzyskać przyspieszenia rzędu 2. - Źródło:
-
Pomiary Automatyka Kontrola; 2009, R. 55, nr 10, 10; 815-819
0032-4140 - Pojawia się w:
- Pomiary Automatyka Kontrola
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł