Algoritmos de alta performance en Unidades de Procesamiento Gráfico (GPU) aplicados a la Dinámica de Fluidos Computacional. - Costarelli, Santiago Daniel
Una gran cantidad de problemas requieren el uso de computadoras para obtener su solución. Como ejemplo, las ecuaciones de Navier-Stokes son unas de las más sofisticadas, todavía no tan bien entendidas, ecuaciones acopladas, transientes y no lineales. Tanto la academia como la industria requieren resolver problemas más grandes y complejos a medida que el tiempo pasa, y la electrónica y la computación son quienes les proveen herramientas cada vez más poderosas para alcanzar estos objetivos. Sin embargo, existen ciertas variables extremadamente importantes que deben ser consideradas pudiéndose destacar el tiempo de cálculo y los costos asociados. El primero se relaciona con el tipo de flujo que está siendo estudiado mientras que el segundo consiste en el costo del hardware, el tiempo es dinero y este siempre es escaso. NVIDIA introdujo en 2007 una arquitectura que prometía ser de bajo costo y eficiente, su nombre era CUDA, y su poder de cómputo era entregado por las Unidades de Procesamiento Gráfico (GPU). De esta manera se hacía incapié en que una gran variedad de problemas podían ser atacados haciendo uso de estas unidades de cálculo extremadamente eficientes. Este es el punto de partida de la presente tesis, que trata de combinar los métodos más amigables para una GPU y así obtener soluciones a problemas de academia e industria de una forma relativamente económica. En esta tesis se han estudiado flujos internos y externos, a bajo y medio número de Reynolds, con interacciones entre el flujo y las estructuras o con acople térmico. El método de Volúmenes Finitos en grillas Cartesianas fue escogido como discretización espacial usando esquemas colocados estabilizados por medio de la interpolación de Rhie-Chow. Además, la familia de métodos del tipo SIMPLE fue adaptada a efectos de introducir cuerpos y condiciones de contorno haciendo uso de métodos de fronteras embebidas. Finalmente el método propuesto es aplicado a un problema de interacción fluido-estructura y es validado con resultados experimentales. Además, se presentan resultados parciales de un problema industrial que incluye acople térmico.