Parallelle Solvers voor de CFD-code WISH3D
Bas van Oudenaarde
Plaats van afstuderen:
TNO Technisch Physische Dienst
Stieltjesweg 1 (Postbus 155)
2600 AD Delft
start van afstuderen: oktober 1997
In januari 1998 is de
scriptie verschenen.
De afstudeeropdracht is augustus 1998 afgerond met het schrijven van het
afstudeerverslag.
Huidige adresgegevens etc. zijn te vinden op onze
alumnipagina.
Korte omschrijving van de afstudeeropdracht:
Proces Fysica (PF) is een afdeling van TNO-TPD die zich o.a. bezig
houdt met warmte- en stoftransport, een toepassing is b.v. stromingen
in glasovens. Om dit te simuleren is een software pakket WISH3D
ontwikkeld. Hierin zijn diverse vergelijkingen, die nodig zijn om
het fysisch gedrag te beschrijven, gediscretiseerd met de Eindige
Volume Methode (EVM) op een 'staggered' grid.
De Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations (SIMPLE) methode
zorgt voor een oplossing van het gekoppelde niet-lineaire stelsel
vergelijkingen. SIMPLE is een iteratie proces waarbij het stelsel
opgesplitst
wordt in lineaire sub-stelsels voor de diverse grootheden. Deze stelsels
moeten worden opgelost in elke SIMPLE iteratie. Hierdoor is een SIMPLE
iteratie tijdrovend. Het doel van het onderzoek is het versnellen van
zo'n
iteratie met behulp van het parallelliseren van de solvers voor het
oplossen van de sub-stelsels. Als parallelle machine wordt een cluster
van werkstations gebruikt. Bovendien zullen er testen op de Cray-T3E
gedaan worden.
Er zijn diverse manieren om te parallelliseren. Voor dit onderzoek is
gekozen voor een Data Parallelle manier m.b.v. High Performance
Fortran (HPF). Hierbij is de parallellisatie
gebaseerd op matrix operaties. Deze bewerkingen zijn al op een
efficiente
manier geimplementeerd door de fabrikant. Alle communicatie wordt in HPF
door de compiler geregeld. In de bestaande versie van WISH3D
(sequentieel)
wordt veel gebruik gemaakt van de z.g. TDMA-solvers. De TDMA-solvers
zijn
zeer robuust en bevatten principes uit de Gauss-Seidel en ILU solvers.
Een nadeel van parallellisatie van de TDMA-solver is dat een deel van de
robuustheid verloren gaat. In dit onderzoek wordt geprobeerd om deze
nadelen te beperken. Verder zal ook de GMRES
(Generalized Minimal Residual method) solver worden geparallelliseerd.
Vanwege de vele (matrix) vector-operaties zou de parallellisatie in HPF
efficient moeten zijn.
Bij deze solvers is ook preconditionering nodig. Gekeken wordt naar
preconditioneringen, die geen of weinig communicatie behoeven bij
parallellisatie, zoals de Jacobi en Block Jacobi preconditionering. Met
diverse testproblemen zal de speedup van de solvers vergeleken worden.
Back to
home page
or
Afstudeer pagina
of Kees Vuik