Náročné inženýrské problémy a superpočítání
Transkript
Náročné inženýrské problémy a superpočítání Tomáš Brzobohatý Úvod Open source - zavedené sw produkty v oblasti CFD a CSM - výhody/nevýhody - ukázka efektivního využití Knihovny IT4Innovations - FLLOP - BEM4I - MatSol -… CFD - pohyblivé sítě (AMI) CFD - Aeroakustika Broadband Noise Source CFD - optimalizace Optimalizace koeficientu odporu prostředí 0,012 0,011 0,01 0,009 1 2 3 4 5 CFD – modelování znečištění CFD - Modelování spalování Plasmový hořák Proudový hořák Crash Testy Bezpečnost chodců Standardní úlohy SM Co definuje náročnost výpočtu Velikost úlohy - rozsáhlé celky, území Fyzikální složitost - nelineární strukturální mechanika - proudění (spalování, AMI) - aeroakustika - optimalizace - FSI Jak využít superpočítač pro tyto úlohy? Paralelní strategie - více výpočtů současně - paralelizace na úrovni algebry - využití prostorové dekompozice - využití prostorové a časové dekompozice Komerční vs. Open source Komerční sw na IT4I ANSYS, ANSYS FLUENT, CFX LS-DYNA COMSOL EnSight MATLAB Intel compiler …. Open source zavedené OS sw produkty v oblasti CFD a CSM Code Aster Code Saturne Elmer 2 SU OpenFOAM Palabos Netgen EnGrid Salome ParaView Visit Scilab Octave PETSc Trilinos …. Salome Code Aster Code Saturne Électricité de France 58 aktivních nukleárních reaktorů (ve Francii) Salome Code Aster Code Saturne www.code-aster.org/ www.code-saturne.org/ Spolupráce na vývoji Code Saturne - paralelní zjemňování sítě Mesh multiplication package Výpočet zařízení pro chlazení reaktoru (Large-Eddy Simulation ) Velikost sítě 105 miliard buněk Testováno na 524 288 jádrech Spoluprace na vývoji Code Aster - rozhraní pro paralelní řešič FLLOP FLLOP Library – FETI Light Layer On top of PETSc Počet oblastí Počet neznámých Čas výpočtu 40 000 1.277 miliardy 218 s Knihovna pro rozsáhlé výpočty úloh kvadratického programování Elmer CSC - IT Center for Science • Teplo • Akustika • Strukturalní mechanika • Kvantová mechanika • Proudění • Multifyzika • Elektromagnetismus http://www.csc.fi/english/pages/elmer Spoluprace na vývoji Elmer - rozhraní pro paralelní řešič FLLOP 2 SU 2 stanford unstructured SU Optimalizace koeficientu odporu prostředí 0,012 0,011 0,01 0,009 1 2 3 4 5 OpenFOAM OpenFOAM • The OpenFOAM® (Open Field Operation and Manipulation) CFD Toolbox postavený na C++. • OpenFOAM je free and open source software, pod licencí GNU General Public License. • OpenFOAM obsahuje více než 80 řešičů, pro simulaci specifických problémů inženýrské mechaniky, více jak 170 utilit umožňujících pre- a post-processing, prace se sítí, vizualizace, atd. • jednoduchá syntaxe pro parcialni diferencialni rovnice • podpora nestrukturovanych sití • Automatická paralelizace aplikací napsaných pomocí syntaxe OpenFOAM • Komerční podpora a školení poskytované vývojáři OpenFOAM • Úprava kódu • Implementace nových řešičů • Využití akcelerátorů Intel Xeon PHI Nvidia Tesla OpenFOAM • SHAMPOO - Tvorba GUI možnost úprav v závislosti na požadované funkcionalitě OpenFOAM Příklad rozšíření OpenFOAM • Výpočet zdrojů akustických emisí z CFD analýzy BEM4I • • • • šíření tepla, šíření zvuku umožnuje paralelní řešení vlnová rovnice ve frekvenční oblasti časově závislá vlnová rovnice Další vývoj bude zaměřen na implementací tvarové optimalizace pomocí BEM. open source CFD on ANSELM BENCHMARKS open source CFD on ANSELM Benchmarks Boeing 787 Dreamliner open source CFD on ANSELM Benchmarks Boeing 787 Dreamliner 106.2 M Cells 637.2 M Unknowns Mesh generated by snappyHexMesh simpleFoam k-omegaSST 2000 time step iter. solver parameters p U k omega - GAMG - smoothSolver - smoothSolver - smoothSolver Tolerance – 1e-7 relativeTolerance – 0.1 open source CFD on ANSELM Benchmarks Boeing 787 Dreamliner open source CFD on ANSELM Benchmarks Lamborghini Aventador open source CFD on ANSELM Benchmarks Lamborghini Aventador 225.3 M Cells 1351.8 M Unknowns Mesh generated by snappyHexMesh simpleFoam k-omegaSST 2000 time step iter. solver parameters p U k omega - GAMG - smoothSolver - smoothSolver - smoothSolver Tolerance – 1e-8 relativeTolerance – 0.001 open source CFD on ANSELM Benchmarks Lamborghini Aventador Hydraulický ventil 52.3 M Cells Mesh generated by ANSYS Workbench simpleFoam k-omegaSST 1000 time step iter. open source CFD on ANSELM Benchmarks Hydraulický ventil open source CFD on ANSELM Benchmarks Hydraulický ventil open source CFD on ANSELM Benchmarks 2000 Time [s] 1500 1000 32 64 256 500 0 6 14 N Cells [M] 52 Teplotní čidlo 5.3 M Cells Mesh generated by ANSYS Workbench chtMultiRegionSimpleFoam k-epsilon 1000 time step iter. 11 regions open source CFD on ANSELM Benchmarks Teplotní čidlo open source CFD on ANSELM Benchmarks Modelování Radiace 17.3 M Cells Mesh generated by ANSYS Workbench chtMultiRegionSimpleFoam fvDOM Radiation Model laminar 20000 time step iter. 6 Regions open source CFD on ANSELM Benchmarks open source CFD on ANSELM Benchmarks Modelování Radiace open source CFD on ANSELM Benchmarks Lamborghini Aventador Transient solver - pisoFoam 23 M Cells nCorrectors 2 k-omegaSST solver parameters p U k omega - PCG - PBiCG - PBiCG - PBiCG open source CFD on ANSELM Benchmarks Lamborghini Aventador 20 000 time steps solution time - 40 hr 256 cores VSB Campus open source CFD on ANSELM Benchmarks VSB Campus 18 M Cells Mesh generated by snappyHexMesh simpleFoam k-epsilon 2000 time step iter. open source CFD on ANSELM Benchmarks VSB Campus open source CFD on ANSELM Benchmarks open source CFD on ANSELM Tvorba velkých sítí snappyHexMesh Tvorba velkých sítí open source CFD on ANSELM Benchmarks Tvorba velkých sítí open source CFD on ANSELM Benchmarks open source CFD on ANSELM Benchmarks snappyHexMesh VSB Campus 1,51 1,01 0,51 0,01 0 50 100 150 open source CFD on ANSELM Benchmarks Boeing 787 Dreamliner snappyHexMesh škálovatelnost N cores Time [h] 256 1.5 512 2 1024 1.9 open source CFD on ANSELM Benchmarks Lamborghini Aventador snappyHexMesh škálovatelnost N cores Time [h] 128 3.7 256 2.5 512 3.1 1024 3.7 Benchmarket open source CFD on ANSELM Benchmarks benchmarket.it4i.cz open source CFD on ANSELM Benchmarks Palabos Palabos Open-source CFD založený na lattice Boltzmannově metodě • nestlačitelné proudění • nestlačitelné proudění s přenosem tepla • pohybující se objekty • multifázové proudění, volná hladina Komerční produkty: • • http://www.palabos.org/ PowerFLOW XFlow MatSol • • • • • • • • • • • • • nonlinear materials, plasticity, hyperelasticty large deformation, rotation Thermal analysis railway's wheels and relining sable discretization techniques combine FEM and BEM discretization FETI, TFETI, FETI-DP, H-FETI BETI, BFETI, BETI-DP, H-BETI error estimation robust transient algorithms multiphysic analysis thermal – structural nonlinear solvers, Newton-Rhapson, Line search, Arc-length contact algorithms SMALSE, MPGP, Semi-smooth Newton thermal analysis, convection, conduction, steady state, transient, nonlinear with OOSol/CORBA massive parallelization is possible! OOSol/CORBA substitute Matlab Distributed Computing Engine • Incompressible flow MatSol
Podobné dokumenty
comsol Návrh akustického kochleárního inplantátu
Pro návrh zařízení jenž by odstranilo sluchový defekt, pro který donedávna neexistovalo efektivní řešení, používá firma Cochlear Ltd. program COMSOL Multiphysics. Metoda "vývoj na základě simulací"...
VíceProč nepoužívat Numerical Recipes (algoritmy pro vlastní čísla a
optimization of software and the ATLAS project," Parallel Computing 27, 3-35
VíceSlajd 1
evaluation, characteristic of the categories of facilities, notice to the problematic issues and definition of improvement in conditions for supply • survey among transport operators according to t...
VíceSiMoNA 2009 - Fp tul - Technical University of Liberec
the model is wrong? What is an admissible deviation to decide if our model is correct? The main question arising from such a study is whether it is proper to judge a geochemical model according to ...
VíceVýroční zpráva za rok 2013 - Institute of Geonics of the CAS
Rok 2013 lze charakterizovat jako rok, ve kterém byla získána řada hodnotných výsledků v oblasti výzkumu i ve sféře spolupráce s průmyslem. V tomto roce také pokračovalo ř...
Více