Исследование эффективности распараллеливания расчета движения подвижных тел и свободных поверхностей во FlowVision на компьютерах с распределенной памятью
Ключевые слова:
Аннотация
Моделирование нестационарного движения жидкости в расчетных областях, имеющих подвижные границы, а также моделирование контактных границ раздела фаз (свободная поверхность) являются неотъемлемой частью современных задач вычислительной гидродинамики. В программном комплексе FlowVision используется наиболее универсальный метод расчета таких границ, основанный на эйлеровых расчетных сетках. В этом методе перемещение твердых границ и свободных поверхностей во времени приводит к образованию новых и исчезновению старых расчетных ячеек, причем общее количество ячеек может существенно меняться. В программном комплексе FlowVision используется автоматическая динамическая адаптация расчетной сетки в процессе решения, что также приводит к изменению как топологической структуры сетки, так и ее размера. По этим причинам возникает задача о балансировке параллельных вычислений для расчетной сетки, последовательно меняющейся в процессе численного моделирования. Статическая декомпозиция задачи по процессорам (т.е. один раз в начале расчета) может приводить к нарушению межпроцессорного баланса вычислений и потере параллельной эффективности в процессе движения границ расчетной области или адаптации расчетной сетки. С другой стороны, полное перевычисление декомпозиции может приводить к большой межпроцессорной миграции данных и, соответственно, к замедлению вычислительного алгоритма. В данной работе описывается подход, позволяющий эффективно обойти основные трудности параллельной реализации технологий подвижных тел и свободных поверхностей. Приводятся результаты численных экспериментов по масштабируемости предложенных алгоритмов на примере моделирования при помощи FlowVision задачи всплытия подводной лодки. Статья подготовлена по материалам доклада авторов на международной конференции "Параллельные вычислительные технологии" (ПаВТ-2009; http://agora.guru.ru/pavt).
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Библиографические ссылки
- Aksenov A., Dyadkin A., Pokhilko V. Overcoming of barrier between CAD and CFD by modfied nite volume method // Proc. 1998 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference, San Diego, ASME PVP-Vol 377-1, 1998.
- Aksenov A., Pokhilko V., Dyadkin A. Numerical simulation of water flow around ship with screw propeller // Proc. Computational technology (CFD) for fluid/thermal/chemical/stress systems and industrial applications, ASME PVP, July 22—26, 2001 Hyatt Regency, Atlanta, Georgia, USA.
- Aksenov A., Dyadkin A., Luniewski T., Pokhilko V. Fluid structure interaction analysis using Abaqus and FlowVi-sion // Proc. Abaqus User Conference, 2004, Boston, USA, 2004.
- Aksenov A., Iliine K., Luniewski T., McArthy T., Popielas F., Ramkumar R. Oil Leakage through a valve stem seal // Proc. Abaqus User Conference, 2006, Boston, USA, 2006.
- Hirt C., Nichols B. Volume of Fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries // J. Comput. Pliys. 1981. 39. 201-225.
- Murman S.M., Aftosmith M.J., Berger M.J. Implicit, approaches for moving boundaries in a 3D Cartesian method // AIAA Paper 2003-1119, Jan. 2003.
- Aksenov A.A., Kharchenko S.A., Konshin V.N., Pokhilko V.I. FlowVision software: numerical simulation of industrial CFD applications on parallel computer systems // Parallel CFD 2003 conference, Book of abstracts, 2003. 280-284.
- Харченко C.A. Параллельная реализация алгоритма решения систем линейных уравнений в пакете FlowVision // Прикладные исследования в механике. Труды конференции “Инженерные системы — 2007”. 135-144.
- Дядькин А.А., Харченко С.А. Алгоритмы декомпозиции области и нумерации ячеек с учетом локальных адаптаций расчетной сетки при параллельном решении систем уравнений в пакете FlowVision // Труды Всероссийской научной конференции “Научный сервис в сети Internet: многоядерный компьютерный мир”, 2007. 201-206.
- Харченко С.А. Влияние распараллеливания вычислений с поверхностными межпроцессорными границами на масштабируемость параллельного итерационного алгоритма решения систем линейных уравнений на примере уравнений вычислительной гидродинамики // Труды международной научной конференции “Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ-2008)”, Санкт-Петербург, 28 января-1 февраля 2008 г. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. 494-499.
- Сушко Г.Б., Харченко С.А. Многопоточная параллельная реализация итерационного алгоритма решения систем линейных уравнений с динамическим распределением нагрузки по нитям вычислений // Труды международной научной конференции “Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ-2008)”, Санкт-Петербург, 28 января-1 февраля 2008 г. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. 452-457.
- Аксенов А.А., Дядькин А. А., Кутин В.А., Москалев И.В., Сушко Г.Б., Харченко С.А. Решение больших задач вычислительной гидродинамики на СКИФ МГУ с помощью FlowVision // Материалы Всероссийской научной конференции “Научный сервис в сети ИНТЕРНЕТ: решение больших задач”, Новороссийск, 22-27 сентября 2008 г. М.: Изд-во МГУ, 2008. 69-73.
- Aftosmith M.J., Berger M.J, Murman S.M. Applications of space-filling curves to Cartesian methods for CFD // AIAA Paper 2004-1232, Jan. 2004.
