Scalability tests of the direct numerical simulation solver UNS3

• Autorzy: Szeliga W. , Morzyński M. , Stankiewicz W. , Kotecki K.

Warianty tytułu

PL

Testy skalowalności solwera bezpośredniej symulacji numerycznej UNS3

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper analysis of scalability of the solver UNS3, dedicated to direct numerical simulation (DNS) of Navier-Stokes equations, is presented. Efficiency of parallel computations has been examined with the use of a PC cluster built by the Division of Virtual Engineering. Tests have been carried out on a different number of partitions, in the range of 1÷80. The test case was steady flow around a wall-mounted circular cylinder with Reynolds number set to the value of Re = 10. The research included the measurement of preparatory time, calculation time, communication time, speedup, core hours and efficiency.

PL

W niniejszym artykule zawarto analizę skalowalności solwera UNS3 służącego do obliczeń CFD (ang. computational fluid dynamics) typu DNS (ang. direct numerical simulation). Skuteczność wykorzystania wielowątkowości sprawdzano przy użyciu klastra Zakładu Inżynierii Wirtualnej. Badania prowadzono na procesorach typu Intel® CoreTM 2 Quad oraz Intel® Xeon® przy ilości partycji w zakresie 1÷80. Za testowe zadanie posłużyły obliczenia stacjonarne opływu cylindra o przekroju kołowym zamocowanego na ścianie, przy liczbie Reynoldsa Re = 10. Badano czas obliczeń, czas komunikacji międzywęzłowej, przyspieszenie w wyniku zrównoleglenia, zużycie zasobów oraz efektywność ich wykorzystania.

Słowa kluczowe

EN

UNS3; parallel computations; scalability; partitioning; CFD; DNS; MPI; cluster

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Journal of Mechanical and Transport Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 67, No. 4
• Strony: 59--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Szeliga W.

• Poznan Supercomputing and Networking Center
• Institute of Combustion Engines and Transport, Poznan University of Technology

autor

Morzyński M.

• Institute of Combustion Engines and Transport, Poznan University of Technology

autor

Stankiewicz W.

• Institute of Combustion Engines and Transport, Poznan University of Technology

autor

Kotecki K.

• Institute of Combustion Engines and Transport, Poznan University of Technology

Bibliografia

• [1] Baker A.J., Finite Element Solution Algorithm for Viscous Incompressible Fluid Dynamics. John Wiley and Sons, New York, 1983.
• [2] Brezzi F., On existence, uniqueness and approximation of saddle-point problems arising from Lagrange multipliers, Revue française d'automatique, informatique, recherche opérationnelle. Analyse numérique, 8(2), 1974, p. 129-151.
• [3] Chung T.J., Computational Fluid Dynamics, Cambridge University Press, Cambridge, 2002.
• [4] Gabriel E., Fagg G.E., Bosilca G., Angskun T., Dongarra J.J., Squyres J.M., Sahay V., Kambadur P., Barrett B., Lumsdaine A., Castain R.H., Daniel D.J., Graham R.L. and Woodall T.S., Open MPI: Goals, Concept, and Design of a Next Generation MPI Implementation, In Proceedings, 11th European PVM/MPI Users' Group Meeting, Budapest, Hungary, September 2004.
• [5] Girault V., Raviart P., Finite Element Methods for Navier-Stokes Equations, Springer Verlag, Berlin, 1986.
• [6] Gunzburger M., Finite Element Methods for Viscous Incompressible Flows, Academic, Boston, 1989.
• [7] Intel ® Hyper-Threading Technology, http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/hyper-threading/hyper-threading-technology.html (access date: 14.01.2014).
• [8] Introduction to InfiniBand™ for End Users, InfiniBand Trade Association, April 2010.
• [9] Jamshed S., Using HPC for Computational Fluid Dynamics: A guide to High Performance Computing for CFD Engineers, Chapter 6 - HPC Benchmarks for CFD, Amsterdam: Academic Press, 2015, p. 119-155.
• [10] Karypis G., Kumar V., A Fast and High Quality Multilevel Scheme for Partitioning Irregular Graphs, SIAM Journal on Scientific Computing, Vol. 20, Iss. 1.
• [11] Karypis G., Kumar V., MeTis: Unstructured Graph Partitioning and Sparse Matrix Ordering System, Version 2.0, University of Minnesota, June 1995.
• [12] Kawamura T., Hiwada M., Hibino T., Mabuchi I., Kumada M., Flow around a finite circular cylinder on a at plate (cylinder height greater than turbulent boundary layer thickness), Bulletin of the Japan Society of Mechanical Engineers, 27(232), p. 2142-2151, 1984.
• [13] Morzyński M., Thiele F., 3D FEM Global Stability Analysis of viscous flow, In Lecture Notes in Computer Science, Parallel Processing and Applied Mathematics, Vol. 4967, Springer-Verlag, 2008, p. 1293-1302.
• [14] Morzyński M., Thiele F., Finite Element Method for Global Stability Analysis of 3D Flows, In AIAA-Paper, number 2008-3865, 38th AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibition, 23-26th June, Seattle, Washington, USA, 2008.
• [15] Wang H.F., Zhou Y., Mi J., Effects of aspect ratio on the drag of a wall-mounted finite-length cylinder in subcritical and critical regimes, Experiments in fluids, 2012, Vol. 53(2), p. 423-436.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.