Sviluppo di un software DSMC parallelo per la simulazione di flussi gassosi all'interno di pompe turbomolecolari

The parallel version of a DSMC code is developed starting from a serial software which uses an unstructured mesh. The optimal decomposition with which the grid is partitioned is calculated using the graph theory and the boundaries of the sub-domains are dynamically adjusted in order to follow the evolution of the work load during the simulation. The scalability of the implementation is tested on a workstation with 2 Quad-Core CPUs: for 8 processors working in parallel an 80% efficiency is obtained. The software is employed to study the gas flow in a single-stage turbomolecular pump, adopting a rotating reference frame. The industry is very interested in this kind of problem, expecially in transitional flow regime, where reliable analytical models do not exist for the evaluation of the pumping performance. The code is validated both with analytical and previous numerical data. The density, temperature and velocity fields are visualized.

Viene sviluppata la versione parallela di un codice DSMC partendo da un software seriale che si appoggia ad una griglia non strutturata. La decomposizione ottimale è calcolata per mezzo della teoria dei grafi e i confini dei sotto-domini sono adattati dinamicamente per seguire l'evoluzione del carico di lavoro nel corso della simulazione. La scalabilità dell'implementazione è testata su una workstation con 2 CPU Quad-Core: per 8 processori in parallelo sono ottenute efficienze intorno all'80%. Il programma è applicato allo studio di flussi gassosi all'interno del singolo stadio di una pompa turbomolecolare, adottando un sistema di riferimento rotante. Il problema è di grande interesse per l'industria, specialmente in regime di transizione, dove non esistono modelli analitici affidabili per la valutazione delle prestazioni. Il programma è validato attraverso soluzioni analitiche e simulazioni numeriche presenti in letteratura. I campi di densità, temperatura e velocità sono visualizzati.