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Accelerating numerical modeling of wave propagation through 2-D anisotropic materials using OpenCL

Miguel Molero, Ursula Iturrarán
Ultrasonics, 53, pp. 815-822
https://doi.org/10.1016/j.ultras.2012.11.014

We present an implementation of the numerical modeling of elastic waves propagation, in 2D anisotropic materials, using the new parallel computing devices (PCDs). Our study is aimed both to model laboratory experiments and explore the capabilities of the emerging PCDs by discussing performance issues. In the experiments a sample plate of an anisotropic material placed inside a water tank is rotated and, for every angle of rotation it is subjected to an ultrasonic wave (produced by a large source transducer) that propagates in the water and through the material producing some reflection and transmission signals that are recording by a “point-like” receiver. This experiment is numerically modeled by running a finite difference code covering a set of angles θ ∈ [−50°, 50°], and recorded the signals for the transmission and reflection results. Transversely anisotropic and weakly orthorhombic materials are considered. We accelerated the computation using an open-source toolkit called PyOpenCL, which lets one to easily access the OpenCL parallel computation API’s from the high-level programming environment of Python. A speedup factor over 19 using the GPU is obtained when compared with the execution of the same program in parallel using a CPU multi-core (in this case we use the 4-cores that has the CPU). The performance for different graphic cards and operating systems is included together with the full 2-D finite difference code with PyOpenCL.

G-CARMA
Departamento de Acústica y Evaluación No Destructiva (DAEND)
  • GAA: Grupo de Acústica ambiental
  • G CARMA: Grupo de Caracterización de materiales mediante evaluación no destructiva
  • ULAB: Ultrasonidos para el análisis de líquidos y bioingeniería
Departamento de Tecnologías de la Información y Las Comunicaciones (DTIC)
  • GiCP: Grupo de investigación en Ciberseguridad y Protección de la Privacidad
  • GICSI: Grupo de investigación en Criptología y Seguridad de la Información
    • LCQE: Laboratorio de Comunicaciones Cuánticas
  • PSUM: Grupo de Procesamiento de Señal en sistemas Ultrasónicos Multicanal
Departamento de Sensores y Sistemas Ultrasónicos (DSSU)
  • GSTU: Grupo de Sistemas y tecnologías ultrasónicas
  • NoySI: Grupo de Nanosensores y Sistemas Inteligentes
  • RESULT: Resonadores ultrasónicos para cavitación y micromanipulación
  • SENSAVAN: Grupo de Tecnología de Sensores Avanzados
  • QE: Electrónica Cuántica
Laboratorios
  • Laboratorio de Acústica
  • Laboratorio de Metrología Ultrasónica Médica (LMUM)
  • Laboratorio de Comunicaciones Cuánticas
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