Su altı akustik dalga yayılımı probleminin zaman uzayı sonlu farklar yöntemi ile GPU üzerinde çözümü

Abstract

Bu tez çalışmasında iki boyutlu su altı akustik dalga yayılım problemi Zaman Uzayı Sonlu Farklar (ZUSF) yöntemi kullanılarak Grafik İşlemci Ünitesi (GPU) üzerinde çözülmüştür. Problem olarak büyük ölçekli bir su altı akustik uygulaması olan SOFAR kanalı seçilmiştir. Kaynak olarak sürekli sinusoidal dalga kullanılmış, problem uzayının gerekli dış sınırları Mur tipi soğurucu sınır koşulu uygulanarak sonlandırılmıştır. SOFAR kanalı problemi birinci aşamada ZUSF yöntemiyle MATLAB ortamında nümerik olarak çözülmüştür. İkinci aşamada, problem CUDA Uygulama Programlama Arayüzü (API) ile GPU üzerinde C/C++ programlama dili kullanılarak ve paralelleştirilerek çözülmüştür. Karşılaştırmalı elde edilen sonuçlara göre, yaklaşık 24 kat hızlanma elde edilmiştir.In this work, underwater acoustic wave propagation problem in two-dimensional space is solved with Finite Difference Time Domain (FDTD) method on Graphics Processing Unit (GPU). The SOFAR channel is chosen as a large-scale underwater acoustic application. A continuous sinusoidal wave is used as a source; the necessary outer boundaries of the problem space are terminated by Mur type absorbing boundary condition. In the first stage, the SOFAR channel problem is solved numerically by the FDTD method in MATLAB. In the second stage, the problem is solved in parallel by using the CUDA Application Programming Interface (API) with C/C++ programming language on the GPU. Almost 24 times speedup is observed according to the compared results.