High Performance Computing (HPC) in Vlaanderen - Koninklijke ...

Bijlage 3h: Turbulentie en VerbrandingProf. Charles HirschResearch richtingen• Het onderzoek van de groep omvat ontwikkeling van rekenmethodes voorstromingsberekening, turbulentiemodellering en modellering van turbulenteverbranding. Op het gebied van turbulentiemodellering gaat de aandacht vooralnaar hybride RANS/LES methodes en LES (dynamische en multi-scale methodes).Voor turbulente verbranding wordt gestreefd naar de koppeling van hybrideRANS/LES en LES methodes met PDF methodes (Monte Carlo berekeningen). Ookde koppeling van LES met CMC is een onderzoeksdomein. De stap naar hetsimuleren van spray combustion is gepland voor de nabije toekomst. Daarenbovenwordt dit onderzoek uitgebreid naar het domein van brand (simuleren vanvlamuitbreiding op vaste oppervlakken door de koppeling van CFD in de gasfasemet pyrolysemodellering voor de degradatie van het vaste materiaal). Er wordtcomputationeel onderzoek verricht op stroming in complexe bewegendegeometriën. Het onderzoek betreft hier vooral het manipuleren van een bewegendrekenrooster. De rekenkracht is nodig voor de stromingsberekeningen. Methodesworden ontwikkeld voor koppelen van stromingsberekeningen en structuurberekeningen.(E. Dick, UGent)• Numerische Stromingsmechanica – Computational Fluid Dynamics. Toepassingenin: Lucht- en Ruimtevaart; Turbomachines en propulsie; Industriële en milieustromingen;Biological fluid dynamics; Fundamenteel onderzoek op turbulentie(Large Eddy Simulation, Direct Numerical Simulation; Fundamenteel onderzoek inaërothermodynamica van atmosferische reentrystromingen (ruimtevaart)• Rooster generatie: Hybriede nietgestructureerde roosters, integratie met CAD.(H. Deconinck, VKI)• De onderzoeksgroep Stromingsmechanica en Thermodynamica, vakgroep ToegepasteMechanica richt zich wat betreft numeriek onderzoek op ComputationalFluid Dynamics met focus op Large Eddy Simulatie (LES) en toepassingen hiervanin turbulente verbranding, aeroakoestiek, biologische stromingen en windenergie.(C. Lacor, VUBrussel)Niveau verwachte HPC-infrastructuura) Reeds ondernomen HPC-gerichte toepassingen.• De hierboven beschreven simulatietechnieken zijn zeer rekenintensief.Niettegenstaande hybride RANS/LES methodes computationeel veel voordeligerzijn dan LES of DNS, vereisen ze nog steeds veel rekenkracht en geheugen gezienhet altijd gaat om 3-dimensionele en tijdsafhankelijke problemen. In de onderzoeksgroepwordt sinds enkele jaren intensief gerekend met hybride RANS/LES.Typische rekenroosters hebben tussen de 500 000 en 2 miljoen roosterpunten. Degrootste kost komt vooral van het tijdsafhankelijke karakter, en de statistischeuitmiddeling van de resultaten (vooral van hogere orde statistieken). Typisch wordtper berekening tussen 8 en 16 Intel Xeon 3GHz cpu’s (L2 cache = 1MB of 2MB,FSB=800MHz) in parallel gebruikt. Het nodige geheugen voor een typischeberekening per cpu is rond de 200Mb. Rekentijden voor de meest recente casebedroegen ongeveer 10 dagen op 16 processoren. Meestal worden verschillendevan die berekeningen tezelfdertijd uitgevoerd, om de invloed vanrandvoorwaarden, roosterresolutie, verschillende turbulentiemodellen en variatievan de modelconstanten na te gaan. Voor een testcase worden dan gemiddeldtussen de 24 en 32 processoren tegelijk gebruikt. Voor de turbulente nietvoorgemengdeverbranding wordt totnogtoe met voorgeschreven PDF-methodengewerkt (met a priori tabellering van de chemie), zodat dezelfde grootteordesgelden. Voor het simuleren van brand is voornamelijk de geometrie momenteeleen beperkende factor: er zijn heel veel cellen nodig voor een LES-berekening vaneen brand in een realistisch gebouw. (E. Dick, UGent)59