HPC rechnet sich ::: Wissens- & Technologietransfer

STEDG
Hocheffiziente und skalierbare Software für die Simulation turbulenter Strömungen in komplexen Geometrie

Überblick
Projektlaufzeit Januar 2009 - Juni 2012
Förderung Bundesministerium für Bildung und Forschung 1. HPC-Call
Webseite http://www.stedg.de
Beschreibung
Dieses Projekt betrachtet die gesamte Software-Entwicklung zur numerischen Simulation instationärer Strömungen aus komplexen Anwendungen. Zukunftsträchtige Algorithmen für Probleme, die sich auch heute noch der numerischen Simulation entziehen, werden so implementiert, dass sie auf den zukünftigen Hardware-Architekturen effizient laufen. Die Simulation realer Anwendungen mit höherwertiger Turbulenzmodellierung wird durch die Kombination neuer numerischer Methoden mit effizienter Implementierung auf modernen Hardware-Architekturen erst ermöglicht. Kurz: es geht um die numerischen Methoden der Zukunft, effizient implementiert auf den Architekturen der Zukunft, angewandt auf die industriellen Probleme und Fragestellungen der Zukunft.

Die Ziele des Projekts beinhalten:
  • Numerische Modellierung turbulenter Strömungen mit zeitgenauen numerischen Verfahren.
  • Methoden zur Analyse und Optimierung der Rechen-Codes mit Anpassung an die Memory-Hierarchien.
  • Verbesserung der Skalierbarkeit der Algorithmen innerhalb wie zwischen den Knoten.
  • Evaluierung und Bestimmung von Cost-Faktoren für ein optimiertes Load-Balancing der in Raum, Zeit und Genauigkeitsordnung hoch-adaptiven Verfahren.
  • Auswertung und Validierung anhand industrie-relevanter großer Testfälle, die bislang nicht oder nicht in akzeptablen Turn-Around-Zeiten berechenbar sind.
Ergebnisse
Im Rahmen des STEDG–Projekts wurde die Simulation industrie-relevanter Strömungen auf Supercomputern untersucht. Numerischer Simulationen sind in der Lage, hochqualitative Lösungen für komplexe Geometrien zu produzieren. Dennoch ist der Rechenaufwand immer noch sehr hoch. Kommerzielle Löser können die bestehenden Anforderungen weder hinsichtlich der Simulationszeit noch der Lösungsqualität erfüllen. Um Rechenzeiten zu erreichen, die den Anforderungen für den industriellen Einsatz entsprechen, wurde Fachwissen aus der Informatik, der numerischen Mathematik sowie des Maschinenbaus kombiniert. Es wurden numerische Schemata entwickelt, so z.B. zonale RANS-LES-Kopplung oder Schemata höherer Ordnung, um den Aufwand mathematisch wie softwaretechnisch zu reduzieren. Die Software wurde auf die industriellen Testfälle der Partner angewandt, wobei passende Parameter zu finden waren, die nicht im Widerspruch zur Leistung und Effizienz stehen. Das Projekt hat gezeigt, dass die notwendige Qualität der Methoden nicht nur für akademische Testfälle erreicht wurde, sondern auch für reale Anwendungen, die nun in akzeptablen Turn-Around Zeiten gelöst werden können.
Kontakt / Ansprechpartner

Prof. Dr. Sabine Roller

Organisatorischer Kontakt

German Research School for Simulation Sciences
52428 Jülich
Germany