Une grande attention est portée au matériel lorsqu'il s'agit d'évolutivité des performances parallèles pour résoudre des problèmes d'ingénierie massifs. Lors de la distribution d'un grand espace partitionné CFD or FEA modèle sur de nombreux nœuds, le réseau à faible latence devient exponentiellement plus important à mesure que le nombre de nœuds augmente. Cependant, pour l'article d'aujourd'hui, j'aimerais détourner l'attention du matériel et jeter un bref coup d'œil à ce que certains éditeurs de logiciels indépendants (ISV) font du côté logiciel pour s'assurer que les cœurs de calcul restent le moins possible inactifs.

CONVERGENCE CFD
CONVERGE CFD de Convergent Science le code adopte une approche moins traditionnelle, en implémentant Adaptive Mesh Refinement (AMR) dans son solveur. AMR n'est pas unique à CONVERGE : il a été implémenté dans de nombreux logiciels, y compris des codes open source comme Gerris– cependant, l'une des principales applications de CONVERGE est le moteur à combustion interne, où les limites mobiles et les gradients élevés constituent l'application parfaite pour l'utilisation de l'AMR.

Dans le moteur à combustion interne, des emplacements à gradient élevé peuvent se déplacer depuis les soupapes jusqu'à la pointe de l'injecteur jusqu'à la région de pulvérisation. Pour obtenir la solution transitoire et maintenir une haute fidélité dans ces emplacements à gradient élevé, les éléments de maillage orthogonaux peuvent être subdivisés plusieurs fois en 8 éléments plus petits.
Étant donné que les cœurs de calcul individuels résolvent en général des régions continues du domaine (afin de minimiser la communication avec les autres cœurs), tout nouvel élément ajouté au domaine sera invariablement ajouté à un seul cœur. Lorsqu'ils sont soustraits, un seul noyau peut voir l'avantage de calcul d'avoir moins d'éléments à résoudre. L’AMR provoquerait un déséquilibre de charge majeur sans l’algorithme d’équilibrage de charge intégré. Bien sûr, l'équilibrage de charge lui-même prend du temps de calcul, de sorte que l'utilisateur de CONVERGE peut spécifier un intervalle de temps pour rééquilibrer les cellules sur tous les cœurs.

En résumé:

• AMR réduit le coût de calcul global et augmente la précision de la solution par rapport aux domaines maillés statiquement
• AMR garantit que les régions coûteuses en calcul ne le sont pas tout au long de la simulation.
• Les paramètres AMR peuvent être personnalisés pour correspondre à la précision de la solution souhaitée par l'utilisateur
• L'équilibrage de charge intégré garantit que les cœurs ne restent pas inactifs en attendant que d'autres cœurs résolvent des régions coûteuses en termes de calcul.

CONVERGE est disponible à la demande sur Rescale et est désormais plus facile que jamais à exécuter en seulement 4 étapes simples :
(1) Sélectionnez CONVERGE dans la liste d'analyse
(2) Sélectionnez le nombre de cœurs
(3) Téléchargez le fichier zip des entrées
(4) Cliquez sur « Soumettre » pour exécuter le travail

LS-DYNA
Lorsqu’il s’agit de résoudre des problèmes mécaniques, les tâches non linéaires sont parmi les plus coûteuses en termes de calcul. Le premier solveur non linéaire est LS-DYNA, développé par Livermore Software Technology Corporation (LSTC) et intégré dans de nombreux packages tiers pour son excellente réputation. Comme Convergent Science, le LSTC concentre ses principaux efforts sur le développement de ses solveurs.

Les problèmes mécaniques liés à la plasticité et aux déformations élevées nécessitent un solveur non linéaire. L’une des principales applications de ce type de simulation est la simulation de crash-test. Le point d'impact subit le plus de déformations et nécessite le plus de calculs pour être résolu. L'approche traditionnelle de la méthode de bisection de coordonnées récursive (RCB) divise le domaine le long de son axe le plus large, laissant l'avant de la voiture être résolu par un seul noyau, tandis que le reste de la voiture, qui ne voit aucune déformation, est résolu par tous les autres. nœuds. Ce type de partitionnement provoque un mauvais déséquilibre de charge.

En guise de solution, LS-DYNA permet à l'utilisateur de spécifier plusieurs paramètres de décomposition. Par exemple, cela permet à l'utilisateur de diviser le domaine d'un modèle de voiture en petits morceaux dans le sens de la longueur. Ce type de décomposition répartit les régions coûteuses en calcul entre tous les cœurs lors de la modélisation d'une collision frontale. Les simulations de collisions latérales ne bénéficieraient pas de cette décomposition. Une description plus approfondie est parfaitement expliquée ici.

Sur Rescale, l'utilisateur peut ajouter des paramètres de décomposition en spécifiant un « pfile ». Le fichier pfile peut contenir une définition pour préciser les pièces à contacts glissants (partie 6) et le facteur d'échelle dans certaines directions (échelle y par 24x) :

décomp { silist 6 sy 24 }

Pour utiliser un fichier pfile sur Rescale, spécifiez-le à partir de la ligne de commande Analysis. Pour exécuter une simulation de crash mpp-hybride simple précision (version 7.1.1) sur 64 cœurs (8 rangs dmp utilisant chacun 8 threads smp), l'utilisateur de Rescale exécuterait :

ls-dyna -n 8 -s 8 -i input.k -p single -a "mémoire=2000m p=pfile" -v 7.1.1

En bref:

• L'algorithme de décomposition RCB de LS-DYNA permet une spécification personnalisée des pièces importantes du modèle et une mise à l'échelle le long d'un ou plusieurs axes.
• LS-DYNA fournit un solveur mpp hybride qui utilise la technologie MPI ainsi que la technologie openMP pour mettre à l'échelle plus efficacement de très gros problèmes.
• Les paramètres de décomposition personnalisés peuvent être facilement définis dans un fichier p. Ainsi, lors de l'expérimentation de la décomposition, l'utilisateur n'aura qu'à télécharger à nouveau un petit fichier sur Rescale, au lieu de devoir modifier et télécharger à nouveau le gros fichier de modèle.

LS-DYNA et CONVERGE sont disponibles sur Rescale avec une licence à court terme ou horaire à la demande.