基于GPU并行加速的高速飛行目標(biāo)實(shí)時(shí)紅外仿真技術(shù)研究.pdf

1、紅外仿真在軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源勘探等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的紅外仿真的計(jì)算量很大，需要預(yù)先求解不同時(shí)刻的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，在所有時(shí)刻的溫度場(chǎng)求解完成后才可生成紅外仿真結(jié)果。這種仿真方法中溫度場(chǎng)的求解和紅外仿真結(jié)果輸出不具有實(shí)時(shí)性，不適用于運(yùn)行工況需要經(jīng)常變化且需要同步輸出紅外仿真結(jié)果的高速飛行目標(biāo)問題。由于GPU具有出色的浮點(diǎn)運(yùn)算能力，可以有效提高紅外仿真的實(shí)時(shí)性，因此對(duì)基于GPU并行加速的實(shí)時(shí)紅外仿真的研究具有重要的意義。本文針對(duì)典型高速

2、飛行目標(biāo)的實(shí)時(shí)紅外仿真進(jìn)行了研究，編寫了三維非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)求解程序，對(duì)目標(biāo)非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬。然后將溫度場(chǎng)求解的部分?jǐn)?shù)值運(yùn)算移植到GPU中，提高溫度場(chǎng)求解的速度，達(dá)到實(shí)時(shí)仿真的目的。
　　本文首先介紹了三維非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)求解的有限體積法，采用附加熱源法對(duì)不同類型的邊界條件進(jìn)行推導(dǎo)，最終得到一個(gè)統(tǒng)一的邊界條件處理方式。通過對(duì)比不同類型的邊界條件下FLUENT計(jì)算結(jié)果和程序計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了三維非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)求解程序的正確性。
　　使

3、用FLUENT計(jì)算出不同飛行高度和飛行速度下的絕熱壁溫和定壁溫?zé)崃?，將這些數(shù)據(jù)通過距離反比插值方法插值到目標(biāo)蒙皮網(wǎng)格上，建立目標(biāo)氣動(dòng)加熱熱流數(shù)據(jù)庫(kù)，以此為基礎(chǔ)建立目標(biāo)氣動(dòng)加熱參數(shù)化模型，以附加熱流的形式加入非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)求解程序中，對(duì)目標(biāo)沿指定軌跡飛行過程的非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行求解分析，并由已知的溫度場(chǎng)求解出目標(biāo)不同波長(zhǎng)范圍的輻射力分布。
　　提出了一種基于GPU并行計(jì)算的三維非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)求解的CUDA實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)該方法能實(shí)現(xiàn)的加速比進(jìn)