非结构有限体积CFD计算的网格重排序优化

来源：计算机工程与科学杂志2022年第10期北京时间：

作者：张勇, 张曦, 万云博, 何先耀, 赵钟, 卢宇彤

单位：1.中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，四川 绵阳 621000;2.中山大学计算机学院，广东 广州 510006

摘要：网格重排序是提升流体力学CPU和GPU并行计算效率的重要手段之一。对于非结构网格，由于其数据存储无规律，数据的间接访问会导致访存延迟，尤其是在GPU并行计算时，数据的间接访问将引起内存的非对齐访问，放大了访存延迟的影响。对此，采用Reverse Cuthill-Mckee网格重排序方法优化了非结构网格的数据局部性，并设计了一种面向编号重排序方法。算例测试表明，网格重排序不影响最终计算结果。对比分析了网格重排序对非结构求解器在CPU和GPU上的性能影响：对CPU计算，可以使部分热点函数运行时间降低约20%，整体运行时间降低15%~20%；对GPU计算，大部分热点函数运行时间可降低35%~60%，程序整体运行时间降低约40%。

关键词：非结构网格,网格重排序,GPU并行计算,计算流体力学,风雷软件,

基金资助：国家数值风洞工程项目（NNW2019ZT6-B18）；广东省引进创新创业团队项目（2016ZT06D211）