Сибирский федеральный университет

Перевод названия: Numerical modeling of acoustic waves in a liquid crystal using CUDA technology

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2017

Ключевые слова: жидкий кристалл, моментная среда, разностная схема, динамика, параллельный вычислительный алгоритм, технология CUDA, liquid crystal, couple-stress medium, dynamics, difference scheme, Parallel computational algorithm, CUDA technology

Аннотация: В рамках акустического приближения математической модели, описывающей термомеханическое поведение жидкого кристалла с учетом моментных свойств, получена система уравнений второго порядка для касательного напряжения и угловой скорости. Разработан алгоритм численного решения этой системы при заданных начальных данных и граничных условиях, который реализован в виде параллельной программы на языке Си с использованием технологии CUDA для вычислительных систем с графическими ускорителями. One of the approaches to mathematical modeling for deformation of a liquid crystal is based on the assumption that a liquid crystal is a fine-dispersed continuum, at each point of which the elongated particles - molecules or domains of co-oriented molecules - can move according to laws of the viscous fluid dynamics and can rotate relative to a fluid. In this approach the Cosserat continuum theory is applicable, where along with translational motion, characterized by the velocity vector, the rotational degrees of freedom for particles with the angular velocity vector are considered and, along with the stress tensor with nonsymmetrical components, the nonsymmetrical tensor of couple stresses is introduced. Within the framework of acoustic approximation of the model, which describes thermomechanical behavior of a liquid crystal taking into account the couple stresses, the system of two differential equations of the second-order was obtained for the tangential stress and angular velocity in two-dimensional case. The algorithm for numerical solution of the obtained system of equations under given initial data and boundary conditions is considered. This system is solved using the explicit finite-difference scheme “cross” of the second-order approximation. The stability condition for the scheme is obtained. The algorithm is realized as a parallel program in the C language using the CUDA technology for computing systems with graphics accelerators. A series of computations of acoustic waves in a liquid crystal was performed to demonstrate the efficiency of proposed program. The comparison of numerical solution and the exact solution was carried out.

Журнал: Вычислительные технологии

Выпуск журнала: Т. 22, № S1

Номера страниц: 87-98

ISSN журнала: 15607534

Место издания: Новосибирск

Издатель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт вычислительных технологий Сибирского отделения Российской академии наук

• Смолехо Ирина Владимировна (Институт вычислительного моделирования СО РАН)
• Садовская Оксана Викторовна (Институт вычислительного моделирования СО РАН)
• Садовский Владимир Михайлович (Институт вычислительного моделирования СО РАН)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК