الگوی شبکه بولتزمن دو- فازی 121- سرعتی برای شبیه‌سازی کاواک‌زایی صوتی با استفاده از پردازش موازی مبتنی بر واحد پردازنده ترسیمی (جی‌پی‌یو)

کاواک‌زایی پدید‌ه‌ای است که در جریان دو- فازی یا چندفازی با تأثیرات مطلوب و نامطلوب همواره وجود دارد. نیاز به مطالعه این پدیده در فهم و بکارگیری آن در جریان‌های دو- فازی غیرقابل اجتناب است. از این‌رو مطالعات زیادی در این رابطه توسط دانشمندان مرتبط با علوم جریان‌های چند فازی صورت گرفته است. صدا به دلیل ماهیتش که همان انتشار تغییرات فشار در یک سیال است هنگام انتشار در یک مایع ممکن است موجب ایجاد کاواک‌ در مایع شود. صدا با حبا‌ب‌ها در مایع و قطرات در گازها اندرکنش دارد. در این مقاله به مقوله کاواک‌زایی در یک مایع در اثر اعمال صدا پرداخته شده است. شناخت این پدیده به‌رغم مطالعات زیاد آن با شیوه‌های معمول در دینامیک سیالات محاسباتی (سی‌اف‌دی) هم‌چنان در برخی جنبه‌ها ناشناخته است. شیوه شبکه بولتزمن (اِل‌بی‌اِم) دو- فازی به عنوان یک شیوه‌ با رویکرد میان‌نگرانه، ضمن برخورداری از بسیاری از مزایای رویکرد خُرد‌نگرانه به عنوان یک شیوه کارا و بازوی توانمند در سی‌اف‌دی نوین پذیرفته شده است. از مزایای قابل ملاحظه آن موازی‌پذیری ذاتی و بکارگیری آسان آن در شرایط پیچیده مرزی است. در مطالعه حاضر با استفاده از الگوی دو- فازی شان-چن و بکارگیری آن در ال‌بی‌ام سه- ‌بعدی 121- سرعتی، برای اولین بار، توانمندی این شیوه برای مطالعه کاوک‌زایی صوتی نشان داده شده است. این شیوه اگر چه با فیزیک هم‌خوانی بهتری دارد اما در قیاس با شیوه‌های معمول شبکه بولتزمن، پیچیده‌تر است. پیچیدگی‌های ایجاد شده از انتخاب 121- سرعت و زمان اجرای طولانی ناشی از آن، با ایجاد الگوریتم و کد موازی و استفاده از سامانه محاسباتی مبتنی بر جی‌پی‌یو با توان محاسباتی بالا تاحد زیادی جبران شده است.