Dataflow optimized reconfigurable acceleration for FEM-based CFD Simulations

Καπετανάκης, Αναστάσιος; Kapetanakis, Anastasios

dc.contributor.author	Καπετανάκης, Αναστάσιος	el
dc.contributor.author	Kapetanakis, Anastasios	en
dc.date.accessioned	2025-04-03T10:19:49Z
dc.date.available	2025-04-03T10:19:49Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61602
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29298
dc.rights	Default License
dc.subject	Υπολογιστική Ρευστοδυναμική (CFD)	el
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Προγραμματιζόμενη πύλη πεδίου	el
dc.subject	Σύνθεση Υψηλού-Επιπέδου (HLS)	el
dc.subject	Επιταχυντής	el
dc.subject	Computational Fluid Dynamics (CFD)	en
dc.subject	Simulation	en
dc.subject	Accelerator	en
dc.subject	FPGA	en
dc.subject	High-Level Synthesis (HLS)	en
dc.title	Dataflow optimized reconfigurable acceleration for FEM-based CFD Simulations	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Computer Engineering	el
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-17
heal.abstract	Οι προσομοιώσεις Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής (CFD) είναι απαραίτητες για την ανάλυση και τη βελτιστοποίηση των ροών ρευστών σε ένα ευρύ φάσμα πραγματικών εφαρμογών. Αυτές οι προσομοιώσεις περιλαμβάνουν την προσέγγιση των λύσεων των διαφορικών εξισώσεων Navier-Stokes με αριθμητικές μεθόδους, οι οποίες είναι ιδιαίτερα απαιτητικές από πλευράς υπολογιστικής ισχύος και μνήμης λόγω της ανάγκης για υψηλής ακρίβειας επαναλήψεις. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία, θέτουμε τις βάσεις για έναν επιταχυντή υψηλής απόδοσης με FPGA, ειδικά σχεδιασμένο για την αριθμητική επίλυση των εξισώσεων Navier-Stokes. Εστιάζουμε στη Μέθοδο Πεπερασμένων Στοιχείων (FEM) λόγω της ικανότητάς της να προσομοιώνει με ακρίβεια σύνθετες γεωμετρίες και πολύπλοκες διατάξεις, χαρακτηριστικές των πραγματικών εφαρμογών. Ο επιταχυντής μας υλοποιείται με Χρήση Σύνθεσης Υψηλού Επιπέδου (HLS) σε FPGA AMD Alveo U200, αξιοποιώντας τη δυνατότητα επαναδιαμόρφωσης των FPGA για να προσφέρει μια ευέλικτη και προσαρμόσιμη λύση. Η προτεινόμενη λύση επιτυγχάνει 7.9× υψηλότερη απόδοση από βελτιστοποιημένες υλοποιήσεις με Vitis-HLS και 45% χαμηλότερη καθυστέρηση με 3.64× λιγότερη κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με μια υλοποίηση λογισμικού σε CPU υψηλών επιδόσεων σε διακομιστή. Αυτό αναδεικνύει το δυναμικό της προσέγγισής μας για πιο αποτελεσματική επίλυση των εξισώσεων Navier Stokes, ανοίγοντας τον δρόμο για την αντιμετώπιση ακόμη πιο απαιτητικών προσομοιώσεων CFD στο μέλλον.	el
heal.advisorName	Ξύδης, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Πεκμεστζή, Κιαμάλ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	133 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false