CEMRACS 2012

COmparaison des aLgorithmes dans AeRosol et aGhOra pour les fLuides compressibles.

Dans ce projet, nous proposons de comparer les algorithmes de méthodes éléments finis d'ordre élevé implanteés dans deux librairies éléments finis développeés depuis un an: AGHORA, développé à l'ONERA/DSNA, et AEROSOL, développé à INRIA Bordeaux Sud-Ouest (équipes Bacchus et Cagire). Les principales similitudes entre les deux codes sont : - La prise en compte d'un ordre arbitrairement grand et de maillages quelconques. - L'implantation de méthodes de Galerkine discontinu. Les principales différences sont : - des méthodes à distribution de résidus en éléments finis continus sont implantées dans AEROSOL. - Le langage de programmation (Fortran pour AGHORA et C++ pour AEROSOL). Nous proposons dans ce projet de comparer les implantations des opérations élémentaires (locales à une cellule), ainsi que les stratégies en terme de parallélisme et de factorisation de code. Le point de départ de la comparaison se fera à partir de deux cas tests: le vortex isentropique en deux dimensions, ainsi qu'un cas d'écoulement autour d'une bosse régulière.

Parallélisation du logiciel FullSWOF_2D qui résout les équations de Saint-venant, sur une topographique haute résolution.

L'objectif de ce projet consiste à développer et tester une version parallèle du logiciel FullSWOF_2D qui résout les équations de Saint-venant, sur une topographique haute résolution, en utilisant une stratégie de décomposition de domaine et en comparant 2 approches líune "classique" basée sur une architecture maître-esclave utilisant MPI et líautre utilisant des algorithmes squelettiques (OSL, Orléans Skeleton Library et SkelGIS Skeletons for Geographical Information Systems). On comparera ces 2 approches en terme de performances, scalabilité.

Décomposition de domaine, solveur grille grossière, application à la mécanique non-linéaire.

Nous avons développé un code permettant de tester différentes méthodes de décomposition de domaines de type Schwartz (DD, DN, NN, RR) sur des problèmes linéaire 2D et 3D. Lors ce cemracs nous proposons díimplémenter dans Feel++ de nouveaux préconditioneurs grilles grossières développés par líéquipe autour de F. Nataf (UPMC/CNRS) qui ont déjà été testés sur FreeFem++. On travaillera également sur un préconditioneur 2D/3D pour la méthode des joints en parallèle en collaboration avec S. Bertoluzza. Enfin nous nous proposons également de mettre en place un benchmark de comparaison de solveurs/préconditionneurs pour des problèmes non-linéaires en mécanique des solides. Ce benchmark sera implémenté à la fois en FreeFem++ et Feel++. Des tests et comparaisons seront effectués sur le TGCC. Les figures ci-contre illustrent un calcul sur 128 processeurs.

High performance solvers for Tokamak Physics

Understanding and control of turbulent transport in thermonuclear plasmas in magnetic confinement devices is a major goal. This aspect of first principle physics plays a key role in achieving the level of performance expected in fusion reactors. In the ITER design1, the latter was estimated by extrapolating an empirical law. The simulation and understanding of the turbulent transport in Fusion plasmas remains therefore an ambitious endeavour. The following project aims at building parallel tools in order to understand turbulent transport in thermonuclear plasmas of magnetic Fusion devices. The long-term objective is to analyse present experiments, to predict the performances of next step devices including ITER, and to propose possible routes for control.

On the development of high order realizable moments methods for the simulation of sprays : adaptation to GPU/hybrid architectures.

Parallélisation distribué d'un code volume fini d'écoulement compositionnel polyphasique en milieux poreux, applications aux stockage géologique du CO2 et au stockage des déchets radioactifs.

Parallelization and optimization of adaptive multiresolution methodologies: application to hydrodynamic and magnetohydrodynamic turbulence.

The aim of the project is to make further progress on the development and parallelization of adaptive multiresolution methods (MR)for modeling and computing fully developed turbulent flows, for either electrically neutral (hydrodynamic) or electrically conducting (magneto-hydrodynamic) fluids. Different data structures, pointer based octrees (and binary trees) or patch based approaches will be examined. The coherent vorticity simulation approach will be further developed using fully adaptive solvers.

Quantification de l'élasticité du cloud en fonction de la variation des demandes modélisées comme un flux turbulent

Le Cloud peut se résumer comme un modèle de mise à disposition des ressources informatiques (serveurs, réseaux et stockage) à la demande. Ce modèle est censé permettre la diminution des coûts, les ressources étant éteintes en absence de besoin et activées en cas de demande. Cette caractérisque du cloud est communément appelé líélasticité. Il s'agit dans ce projet de modéliser mathématiquement l'élasticité du cloud et de proposer un processus automtisable permettant de déclencher « au meilleur moment » la mise à disposition des ressources et prévenir « si possible » la rupture díélasticité (rejet des demandes).

Bases réduites certifiées et non intrusives massivement parallèles pour la simulation de modèle multi-physiques non-linéaires

Dans ce projet nous nous interessons aux méthodes des bases réduites dans leur version intrusive (certifiée) et faiblement intrusive (Y. Maday. R. Chakir) et à leur application à des problèmes multi-physiques non-linéaires 3D nécessitant des ressources de calcul haute performances. Les modèles considérés sont ceux du LNCMI (thermique, electrostatique, magnetostatique, mécanique des solides) et díEADS-IW(aérothermique). En particulier, outre la parallélisation des modèles même, on síintéressera à la parallélisation des méthodes des bases réduites.

Écoulements vasculaires

On s'intéresse à la simulation díécoulements sanguins dans des géométries complexes 3D issues de líimagerie médicale. Par exemple, líimage ci-contre représente un réseau veineux dans le cerveau avec un peu plus de 30 entrées et 2 sorties (on peut considérer également ce réseau comme un réseau artériel), cíest une des géométries sur lesquelles nous porterons nos efforts. Nous nous intéresserons en particulier à la problématique des conditions aux limites, à la génération du maillage aussi bien dans le contexte d'écoulements fluide seul que dans le contexte d'interaction fluide-structure, à la résolution efficace en parallèle de líécoulement sanguin voire de líinteraction fluide-structure en utilisant Feel++.

Vlasov On Gpu

L'équation de Vlasov est un modèle cinétique qui décrit l'évolution d'une fonction de distribution f = f(x,v,t), avec x la variable spatiale, v la variable de vitesse et t le temps. La fonction de distribution peut, par exemple, représenter la répartition des électrons dans un plasma. Dans ce cas, l'équation de Vlasov peut être couplée aux équations de Maxwell pour calculer l'évolution du plasma. Deux grandes familles de schémas numériques existent pour discrétiser l'équation de Vlasov: les méthodes Particle in Cell (PIC) d'une part et les méthodes eulériennes d'autre part. Ce projet se place dans la deuxième catégorie, puisqu'on se propose d'utiliser une grille de l'espace des phases (x, v) pour discrétiser l'équation de Vlasov.

Les séminaires de la première semaine de la session ont été dédiés à des cours sur la programmation parallèle donnés par Dimitri Lecas, CNRS/IDRIS.

• High Performance Architectures and Introduction to Parallel Programming
• MPI
• OpenMP Programming
• Hybrid Programming

• 30/07 : An Embedded Boundary Method for Compressible Viscous Flows and Fluid/Structure Interaction Problems, Adam Larat , EM2C, France
• 31/07 : Sparse direct solver on top of large-scale multicore systems with GPU accelerators, Pierre Ramet , Labri, France
• 01/08 : C++ for beginners , Pascal Havé , IFP Energies Nouvelles, France
• 02/08 : Numerical schemes and parallel algorithms for Tokamak kinetic modeling , Virgine Grandgirard/Guillaume Latu , CEA, France
• 03/08 : Stéphane Cordier , MAPMO, France

• 06/08 : Optimisation of large 3D flows : a few problems on bluff body flows and biological flows , Philippe Poncet , INSA de Toulouse, France
• 07/08 : Advance C++ Part 1 (méta-programing) , Pascal Havé , IFP Energies Nouvelles, France
• 08/08 : Skew-Symmetric Schemes for compressible and incompressible flows , Julius Reiss , TU-Berlin, Germany
• 09/08 : Advance C++ Part 1 (C++11) , Pascal Havé , IFP Energies Nouvelles, France Exemples des cours C++
• 09/08 : Introduction à FreeFem++ , Georges Sadaka , Université de Picardie Jules Verne, France
• 10/08 : Vertex centred discretization of two phase Darcy flows with discontinuous capillary pressures, Roland Masson , Université de Nice Sophia-Antipolis, France

• 13/08 : C1-finite elements and applications to MHD. Boniface Nkonga , Université de Nice Sophia Antipolis, France
• 14/08 : The Fastest Convolution in the West. Malcolm Roberts , University of Alberta, Canada
• 16/08 : Laplacian on resistive networks and trees: models and computational issues. Bertrand Maury , Université Paris Sud, France
• 17/08 : Jet-Schemes and Correction Function Methods for Incompressible Two-Phase Flows, Jean-Christophe Nav , McGill University, Canada

• 20 et 21/08: Workshop Maths-Entreprises
• 22/08: Debian for Simulation and Numerical Modeling Applications to High Magnetic Field Magnets Design, Christophe Trophime , CNRS Grenoble, France
• 22/08 et 23/08 : Restitution des projets