基于解析雅可比矩阵和OpenFOAM动态负载平衡的快速反应流模拟

基于化学的详细计算流体动力学（CFD）模拟由于求解基本的常微分方程（ODE）化学动力学系统，计算成本很高。在这里，我们介绍了一种新颖的开源库，旨在利用OpenFoSE，开放源码的C++软件CFD加速这种反应流模拟。首先，我们的动态负载平衡模型DLBFoam（Tekgül et al.，2021）被用于缓解多处理器反应流模拟中由于化学溶液引起的计算不平衡。然后，通过使用开源库pyJac实现分析雅可比公式，并通过使用线性代数包LAPACK提高ODE解算器的效率，对单个（基于细胞的）化学溶液进行优化。我们展示了这个新库对各种燃烧问题的加速能力。 这些测试问题包括二维湍流反应剪切层和三维分层燃烧，以突出双燃料燃烧的点火/火焰前沿启动设置库的有利缩放方面。在非预混合和部分预混合火焰上提供了两个基本的3D演示，即ECN喷雾A和Sandia火焰D实验配置。新模型为大多数调查案例提供了高达两个数量级的磁加速。公开共享的代码以及测试用例设置代表了OpenFOAM框架中反应流模拟的全新启用。