数学 > 数值分析
[提交于 2023年9月30日
(v1)
,最后修订 2024年6月11日 (此版本, v3)]
标题: 一种求解矩形域上三维Poisson型方程的谱元方法的简单GPU实现及其应用
标题: A simple GPU implementation of spectral-element methods for solving 3D Poisson type equations on rectangular domains and its applications
摘要: 自1960年代以来人们已经熟知,通过探索笛卡尔网格上离散拉普拉斯算子的张量积结构,可以构建一个简单的直接泊松求解器,在d维情况下具有 $\mathcal O(N^{\frac{d+1}d})$ 复杂度,其中N是总未知数的数量。 大约十五年前成功探索了用数值方法求解偏微分方程的GPU加速,并在过去十年间变得越来越流行,这得益于硬件和软件技术的重大进步,尤其是在最近几年。 本文提出了一种在现代GPU上的简单但非常快速的MATLAB实现,可以轻松重现,用于使用谱元法求解3D泊松型方程。 特别是,它在Nvidia A100上求解自由度为十亿的泊松方程耗时不到一秒。 我们还展示了此快速求解器在求解线性(稳态)薛定谔方程和非线性(瞬态)Cahn-Hilliard方程中的应用。
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