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

• Bij het onderzoek op stromingen in bewegende complexe geometriën heefteen typisch rekenrooster ongeveer 2 miljoen cellen. De bewegende delen vanhet rooster leggen momenteel een extra beperking op het maximaal aantalprocessoren dat gebruikt kan worden, in casu een maximum van 6 tot8 processoren. Het geheugen nodig per processor voor een stromingsberekeningbedraagt rond 500 Mb. Indien ook turbulentie en/of meerdere fasen uitgerekendworden kan dit sterk stijgen tot meer dan één Gb. De rekentijden voor een enkelestromingsberekening op 6 processoren kunnen variëren van een week tot tweemaand naargelang het doel van de berekening.(E.Dick, UGent).• Op dit ogenblik wordt routinematig gerekend op de parallel computing cluster vanhet VKI. Deze bestaat uit 85 PC’s Pentium4, 3,2GHz, met elk 2 GB geheugen.Daarnaast wordt gebruik gemaakt van de cluster op de KULeuven (500processoren).• Alle in-house ontwikkelde software voor stromingsmechanische problemen wordtnu ontworpen en gebruikt op paralllelle rekenplatformen:• COOLFluid, object georienteerd multiphysics pakket,• THOR compressible flow solver for aëronautische toepassingen• MIOMA: LES solver voor Cartesische roosters en immersed boundarytechnieken• SFELES: Spectral Finite Element solver voor LES, tweefase Lagrangian bubbletracking• Daarnaast worden op het VKI ook een aantal commerciële (of niet in-houseontwikkelde) parallelle solver pakketten gebruikt voor allerlei toepassingen, o.a.• Fluent: Onderzoek in Industriele toepassingen, warmteoverdracht,multiphase flow• Fine Turbo (NUMECA) voor turbomachines. (H. Deconinck, VKI)• LES toepassingen vergen een grote rekencapaciteit. Enkele concrete toepassingen:LES simulatie van stroming rond cilinder (aeroakoestiek), LES simulatie vanSANDIA D vlam (turbulent niet-voorgemengde verbranding), LES simulatie vanstroming in bovenste luchtwegen. De onderzoeksgroep beschikt over een clustervan 16 Itanium processoren (1.5 GHz) elk met 2G RAM geheugen (totaal 32 GRAM) en een cluster van 12 Opteron dual-processoren 880 elk met 8G RAM (totaal96G RAM) geheugen. Gezien het groot aantal gebruikers binnen de groep (12-talonderzoekers) werden in de meeste simulaties slechts 4 of 8 processoren gebruikt.Ook wordt gebruikt gemaakt van de Hydra cluster van het VUBrussel/ULBrekencentrum die uit gelijkaardige Opteron processoren bestaat. Nadeel hier zijnde soms lange wachttijden. (C. Lacor, VUBrussel)b) Plannen voor de komende 5 jaren voor HPC-gebruik• In de toekomst zullen berekeningen van het type dat nu uitgevoerd wordtuitgebreid naar complexere stromingen met warmte- en massatransfer, en naarstromingen met verbranding. Vooral voor de stromingen met verbranding is veelrekenkracht vereist om naast de stroming nog relatief dure Monte Carloberekeningen uit te voeren, vereist voor de gebruikte getransporteerde PDFmethodiek. Daarbij komt dat verbranding met eindige kinetiek wordtgemodelleerd, met het gebruik van in situ adaptieve tabellering. Hiervoor zijngrote geheugens nodig (orde 4GByte en meer), alsook een groot aantalprocessoren om de partikels (gebruikt in de Lagrangiaanse Monte Carlo techniek)te verdelen. Typisch zijn minstens enkele honderden partikels per cel nodig. Dekostprijs van de berekeningen van het turbulente stromingsveld blijft ongeveerdezelfde. Een substantiële uitbreiding van de rekencapaciteit is onontbeerlijk.Typische berekeningen van collega’s op 64 processoren duren ongeveer eenmaand. Uitgebreide rekenkracht is ook gewenst bij het uitvoeren van zogenaamdenumerieke experimenten, waar DNS of zeer fijn geresolveerde LES gebruiktworden om referentiedata te genereren voor modelleringsdoeleinden. (E. Dick,UGent)• Verdere ontwikkeling van COOLFluiD tot een volwaardig multiphysics pakket voorgekoppelde problemen met toepassing in aero-elasticiteit; aeroakoestiek:chemically reacting flows (aerothermisch combustion); tweefasestromingen;60