Προγραμματισμός μεθόδου συναρτήσεων ακτινικής βάσης (RBF) για τη μετατόπιση υπολογιστικών πλεγμάτων σε κάρτες γραφικών

Κολοβός, Κωνσταντίνος; Kolovos, Konstantinos

dc.contributor.author	Κολοβός, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Kolovos, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2016-04-21T08:25:49Z
dc.date.available	2016-04-21T08:25:49Z
dc.date.issued	2016-04-21
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42425
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.4465
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Υπολογιστική Μηχανική”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Μετακίνησης υπολογιστικών πλεγμάτων	el
dc.subject	Προγραμματισμού C/C++	el
dc.subject	προγραμματισμού CUDA C σε GPU	el
dc.subject	Υπολογιστική Ρευστοδυναμική	el
dc.subject	Συναρτήσεις ακτινικής βάσης	el
dc.subject	Computational Fluid Dynamics	en
dc.subject	C/C++ programming	en
dc.subject	Radial Basis Functions	en
dc.subject	CUDA C programming	en
dc.subject	Ιmplementation in graphics processing unit	el
dc.title	Προγραμματισμός μεθόδου συναρτήσεων ακτινικής βάσης (RBF) για τη μετατόπιση υπολογιστικών πλεγμάτων σε κάρτες γραφικών	el
heal.type	masterThesis
heal.secondaryTitle	Programming of a Method for the Displacement of Computational Mesh using Radial Basis Functions (RBF) on Graphics Processing Unit	en
heal.classification	Υπολογιστική Μηχανική	el
heal.classification	Computational Mechanics	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-27
heal.abstract	Η μετακίνηση ενός υπολογιστικού πλέγματος, μαζί ή χωρίς τη μετακίνηση των ορίων του, είναι πολύ χρήσιμη στις εφαρμογές Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής. Στα προβλήματα βελτιστοποίησης μορφής η μετατόπιση του υπολογιστικού πλέγματος είναι απαραίτητη, είτε στην περίπτωση όπου χρησιμοποιείται παραμετροποίηση της προς σχεδιασμό μορφής, η οποία τροποποιεί σε κάθε κύκλο της βελτιστοποίησης τα όρια του υπολογιστικού χωρίου και αυτό που χρειάζεται είναι να προσαρμοστεί κατάλληλα το εσωτερικό πλέγμα, είτε στην παραλλαγή που ενιαίος μηχανισμός αναλαμβάνει, ελλείψει παραμετροποίησης, την ταυτόχρονη και συμβατή μετακίνηση όλων των κόμβων ενός υπολογιστικού πλέγματος, συμπεριλαμβανομένων των ορίων. Από την άλλη πλευρά, στην αεροελαστικότητα, τα τοιχώματα ενός στερεού σώματος, λ.χ. μιας πτέρυγας, μετακινούνται με το χρόνο και σε κάθε χρονικό βήμα, πρέπει να αναπροσαρμοστεί το πλέγμα σε αυτά. Σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις, η επαναπλεγματοποίηση είναι πολύ χρονοβόρα και ειδικά σε τριδιάστατες γεωμετρίες. Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία αφορά τεχνικές μετακίνησης πλεγμάτων σε διδιάστατες και τριδιάστατες γεωμετρίες, αναπτύσσοντας και εφαρμόζοντας δίκτυα συναρτήσεων ακτινικής βάσης (RBF). Ο κώδικας που αναπτύχθηκε αποτελείται από δύο τμήματα. Το βασικό τμήμα αποτελεί τον κώδικα που αναπτύχθηκε σε γλώσσα προγραμματισμού C/C++ για την εκτέλεση σε CPU. Το άλλο τμήμα προγραμματίστηκε σε γλώσσα προγραμματισμού CUDA C για την υλοποίηση παράλληλα σε Μονάδα Επεξεργασίας Γραφικών (GPU) επειδή σε μεγάλα προβλήματα βιομηχανικής κλίμακας, τα δίκτυα RBF έχουν μεγάλο υπολογιστικό κόστος. Επίσης στην εργασία χρησιμοποιήθηκε το υπολογιστικό πακέτο CULA(CUDA LINEAR ALGEBRA) για την επίλυση των γραμμικών συστημάτων. Στην εργασία παρουσιάζονται και χρησιμοποιούνται μετρικές ποιότητας μη-δομημένων τριγωνικών και μη-δομημένων τετραεδρικών πλεγμάτων, με τις οποίες πραγματοποιείται έλεγχος της ποιότητας κάθε προκύπτοντος παραμορφωμένου πλέγματος. Ο κώδικας δοκιμάστηκε σε δύσκολες γεωμετρίες με διαφορετικές συναρτήσεις βάσεις. H παρούσα μεταπτυχιακή εργασία επικεντρώνεται στην υλοποίηση, προγραμματισμό και δοκιμή των δικτύων RBF και στην εκτέλεση τους σε μονάδα επεξεργασίας γραφικών με σκοπό την επιτάχυνση της φάσης της εκπαίδευσής τους.	el
heal.abstract	Mesh displacement, where the term “mesh" may refer either to internal nodes or may include the boundary nodes, is very useful in Computational Fluid Dynamic. In shape optimization problems, this technique is necessary either if a shape parameterization tool is used, in which cases the boundaries of the computational mesh are modified in each cycle of the optimization loop and a mechanism propagating the surface displacements to the interior mesh nodes must be devised, or in parameterization-free methods, where the same mechanism undertakes the displacement of both internal and boundary nodes. Furthermore, in aeroelasticity, the walls of a solid body, e.g. a wing, oscillate and therefore, in every time step, the mesh should be readjusted to the new boundaries. In all the above cases, remeshing is very time-consuming, especially in three dimensional geometries. The present graduate thesis focuses on mesh displacement techniques in two-dimensional and three-dimensional geometries by developing and applying Radial Basis Function (RBF) networks. The code that was developed consists of two parts. The main part is the part of the code that was developed in C/C++ programming language to run on CPU. The other part was programmed in CUDA C programming language for the parallel implementation in Graphics Processing Unit (GPU), because of the high computational cost of RBF networks in large scale industrial problems. In addition, the CULA - CUDA LINEAR ALGEBRA computational library was used for solving linear systems. In this thesis are presented and used unstructured triangular and tetrahedral mesh quality metrics, according to which, the displacement mesh quality was tested. The code has been tested in difficult geometries with different basis functions. The present thesis focuses on the implementation, programming and test of RBF networks and the execution of them on GPU, aiming at the acceleration of RBF network training phase.	en
heal.advisorName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος	el
heal.committeeMemberName	Βουτσινάς, Σπυρίδων	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	106 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true