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基于HPC多码耦合的流固耦合。 (英语) Zbl 1402.74031号

摘要:流体-结构相互作用(FSI)问题在过去几年中受到了极大的关注,主要是因为它存在于许多物理系统、工业应用和几乎每个生物系统中。在并行计算领域,对于问题的各个组成部分已经取得了显著的进展,例如,可以在非常高的雷诺数下模拟复杂几何体,或模拟心脏跳动的收缩。然而,将这两个领域的进展结合起来并不是一件容易的事,因为它们以一种相当独立的方式遵循着发展道路,而且还因为在处理两个高度非线性的偏微分方程时会出现物理和数值不稳定性。尽管如此,在过去几年里,耦合FSI领域取得了巨大进展,认识到需要解决的最具挑战性的问题,并实现了空气动力学、生物系统和复杂工业设备的新一代数值模拟。考虑到已经存在用于单个组件的高效并行代码,本文提出了一个框架,用于在多代码耦合分区方法中构建大规模并行FSI求解器,重点关注并行实现方面和最终应用程序的并行性能。该问题以代数形式提出,主要关注点是能够在代码之间传输数据所需的并行环境、交换表面的位置以及并行应用程序之间的信息交换。该框架已在HPC多物理代码Alya中实现,并在该代码的单独实例中进行了多码耦合。对两种不同加速方案的耦合算法进行了修正,并解决了三个不同领域的代表性案例,这些案例表明了该框架的适用范围。与文献和实验结果吻合良好。除了FSI求解器的数值验证外,还对所提出的多码策略的并行性能进行了评估。特别是,研究了基于计算核心过载的超级计算机节点上流体代码和固体代码MPI过程的特殊分布。最后,完成了一个强大的可伸缩性测试,使用1280个MPI进程运行多达3000万个元素的案例。

MSC公司:

74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
74-04 可变形固体力学相关问题的软件、源代码等
68岁20岁 模拟(MSC2010)
68宽10 计算机科学中的并行算法
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全文: 内政部

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