Lattice-Boltzmann(LB)模拟技术采用多分辨率的存储结构,同时具有并行化和扩展性的优点,在流体力学和材料科学中得到广泛应用。这个模拟方法具有优越的性能与高效的计算效率,其复杂的和结构化的演示可以被用来加速研究流动现象和物理过程。
在前期研究中,我们主要是使用了Python编程语言来实现LB,如下图所示。
![python实现LB模拟.png](https://vanhunteradams.com/images/Lattice_Boltzmann/webfriendly/python_LB.png)
但是,Python在运行效率上有所限制,因此在优化LB模拟的过程中,我们开始使用C语言进行编写,并且加入MPI协议的操作,以在多核环境下实现模拟的高效运行。
同时,我们也使用了硬件描述语言Verilog来实现LB运行。Verilog是一个为数字电路设计的硬件描述语言,在计算LB运行时拥有比Python和C语言更高效的运行速度。如下图所示,我们将LB算法进行硬件化设计,并用FPGA实现硬件逻辑运算。
![硬件实现LB模拟.png](https://vanhunteradams.com/images/Lattice_Boltzmann/webfriendly/hardware_LB.png)
总之,我们使用了Python、C和Verilog等多种编程语言和技术来加速Lattice-Boltzmann的模拟运算,提高了模拟效率和计算性能。这一进展让流体力学和材料科学的研究更加高效、准确和完善。
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