OpenFOAM hidrodinamisko aprēķinu stabilitāte un mērogojamība

Skaitliskās modelēšanas institūta pētnieks Kirils Surovovs pārbaudīja OpenFOAM bibliotēkas mērogojamību, salīdzinot piemērus uz Latvijas superdatoriem un Luksemburgas superdatora MeluXina, kurš ir 12. jaudīgākais superdators ES.
Projekts bija veltīts silīcija kausējuma plūsmas simulācijām (hidrodinamiskajām simulācijām), izmantojot OpenFOAM C++ bibliotēku. OpenFOAM bibliotēka tiek plaši izmantota gan akadēmiskās, gan rūpnieciskās pētniecības darba grupās. Pašreizējā pieredze liecina – jo lielāks ir izmantoto procesoru skaits, jo mazāka ir aprēķinu stabilitāte, kas rada skaitliskās kļūdas un diverģences risku. Tāpēc ir vēlams pārbaudīt OpenFOAM stabilitāti uz liela procesoru kodolu skaita, tādējādi nosakot tā mērogojamību liela mēroga HPC (augstas veiktspējas skaitļošanas jeb High-Performance Computing) lietojumprogrammām.

Simulācijas uz MeluXina klastera uzrādīja labāku mērogojamību, nekā uz iepriekš pārbaudītajiem klasteriem Latvijā (Latvijas Universitātē un Rīgas Tehniskajā universitātē). Īpaši labs rezultāts ir, piemēram, gandrīz 14 reižu paātrinājums, lietojot režģi ar 3,2 miljoniem šūnu, kad procesoru skaits palielinājās no 2 līdz 16. Šāds paātrinājums ir pārsniedz lineāro (ātrums palielinās vairāk nekā procesoru skaits) un parāda efektīvu HPC resursu izmantošanu. Projekta gaitā tika iegūts optimālais lineārās matricas solvera (GAMG) tips un zemākā pieļaujamā solvera tolerances robeža (9 reizes lielāka ar standarta vērtību).

Šis projekts ir saņēmis finansējumu no Eiropas Augstas Veiktspējas Skaitļošanas kopuzņēmuma saskaņā ar granta līgumu Nr. 101101903. Kopuzņēmums saņem atbalstu no Digitālās Eiropas programmas, kā arī no Vācijas, Bulgārijas, Austrijas, Horvātijas, Kipras, Čehijas Republikas, Dānijas, Igaunijas, Somijas, Grieķijas, Ungārijas, Īrijas, Itālijas, Lietuvas,
Latvijas, Polijas, Portugāles, Rumānijas, Slovēnijas, Spānijas, Zviedrijas, Francijas, Nīderlandes, Beļģijas, Luksemburgas, Slovākijas, Norvēģijas, Turcijas, Ziemeļmaķedonijas Republikas, Islandes Melnkalnes un Serbijas.