Győri HPC kutatások és alkalmazások

Átírás

1 Győri HPC kutatások és alkalmazások dr. Horváth Zoltán dr. Környei László Fülep Dávid Széchenyi István Egyetem Matema5ka és Számítástudomány Tanszék 1

2 HPC szimulációk az iparban Feladat: Rába- futómű terhelés hatására történő alakváltozásának kiszámítása számítógépes szimulációval Megoldás: Munkaállomáson: 7 óra Egyetem szuperszámítógépen 4 magon: 111 perc 8 magon: 73 perc 48 magon: 29 perc 2

3 Kereskedelmi és egyedi fejlesztésű szo[verek HPC környezetben Kereskedelmi szo[verek o Szimuláció o SIMULIA Abaqus o Ansys Fluent o NX Nastran o Egyéb o Matlab o Maple Egyedi fejlesztésű szo[ver o PARMOD szimulációs környezet o PARMOD- Nastran csatolás Szabad felhasználású szo[verek o PetSC, OpenFOAM 3

4 A Fluent teljesítménye párhuzamos fugatások esetén Speedup from 8 cores E3 lendkerék terhelés E6 hengerfejcsavar meghúzás S2A mélyhúzás Number of cores S4D koncentrikus gömbök 4

5 A Fluent egy alkalmazása: Faelgázosító kazán hő és áramlástani szimulációja Valódi kazán modellje: Hőközlés, hőátadás, áramlás szimulációja k- ε turbulencia modellel, 2,5 millió cella Szo[verek: Autodest Inventor, Altair Hypermesh, Tgrid (előkészítés), Ansys fluent (szimuláció) 5

6 PARMOD (PARalell MODellező) a kutatócsoport egyedi fejlesztésű szimulációs keretrendszere Keretrendszer fizikai szimulációk implementálására C++ és Python nyelven Elsősorban CFD szimulációkra fejleszteg Technológiák és könyvtárak: MPI, OpenMP, CUDA PetSC, ParMETIS, Boost Támogatog geometriák: 2D és 3D hálók Általános poliéder és speciális hálók Importálás NASTRAN formátumból Konfigurációk, VTK megjelenítés, mentés/visszatöltés támogatása 6

7 Szimulációk PARMOD- ban: Navier- stokes egyenletek megoldása o Többkomponensű gáz áramlási szimulációja o Turbulenciás k- ε Navier- Stokes modellben o Implementálás spektrális differenciák (SD) módszerével o Párhuzamosítás MPI segítségével: 210- szeres, közel lineáris gyorsulás 228 magon 7

8 Szimulációk PARMOD- ban: Kétszelepes motor áramlástani szimulációja o Többkomponensű gáz áramlás o Euler és Navier- stokes modellek o Elsőrendő, explicit megoldás o Cseuntés algoritmus a mozgás kezelésére o Párhuzamosítás MPI, OpenMP és MPI+OpenMP hibrid segítségével: 60- szoros gyorsulás 192 CPU magon 8

9 Szimulációk PARMOD- ban: Tomográfiás rekonstrukció GPU hardveren Fúziós reaktor plazmájának vizsgálata tomográfia segítségével Tomográfiás rekonstrukció bázisfüggvény segítségével: veszteség függvény minimalizálása regularizációval Esetlegesen több képsor rekonstrukciója Származtatog szimmetrikus mátrix Cholesky féle dekompozíciója párhuzamosítható Rekonstrukciós sebesség: CPU: 800 FPS, GPU: FPS 80- szoros gyorsulás 9

10 Szimulációk PARMOD- ban: Áramlástani szimuláció GPU klaszteren Kétkomponensű gáz áramlástani szimulációja szélcsatornás teszxeladatban Euler modell, ideális gáz Első rendű, explicit módszer Párhuzamosítás: MPI+Cuda hibrid Hardver: 4 x nvidia GTX 280 Gyorsulások: cellánál 120, cellánál 169, cellánál 207,5 10

11 Összefoglalás tervek A kereskedelmi és egyedi fejlesztésű szo[verek alkalmasak HPC hardveren történő fugatásra A tanszéki kutatócsoport szakmailag felkészült a legújabb technológiák alkalmazására Cél a szo[vereink elérhetővé tétele ipari felhasználók számára A PARMOD fejlesztésében újabb tudományos eredmények alkalmazása és elérése 11