Motivation
High-Performance Computing (HPC) gehört heute in vielen wissenschaftlichen Disziplinen zu den grundlegenden Forschungsmethoden. Höchstleistungsrechner erreichen seit diesem Jahr die Exaflop-Leistungsklasse (mindestens 1018 Operationen pro Sekunde). Damit Anwendungen die Leistung von Exascale-Systemen effizient ausnutzen können, muss die Skalierbarkeit auf sehr großen und heterogenen Systemen verbessert werden. Eine Vielzahl von Komponenten sind für moderne Höchstleistungsrechner notwendig: vom Prozessor über Datenspeicher und Dateisystem bis zu Software und Algorithmen. Für alle diese Komponenten sind auch neue Technologien und Anpassungen an bestimmte Anwendungen und Schnittstellen notwendig.Ziele und Vorgehen
Ziel des Vorhabens ist die Verbesserung der Skalierbarkeit der Open-Source-Software FEATFLOW aus dem Bereich der Strömungssimulationen (CFD) für die Anwendung auf Exascale-Architekturen mit heterogenen Hardwarekomponenten. Dadurch sollen feiner aufgelöste und komplexere Berechnungen ermöglicht und eine Verbesserung der Energieeffizienz durch die Reduzierung der Rechenzeit erreicht werden. Der Kern der Arbeiten besteht aus der Entwicklung neuartiger numerischer Lösungsmethoden, wie sogenannte Mehrgitterlöser und hochskalierbare Gebietszerlegungsverfahren, welche innerhalb des Vorhabens getestet und validiert werden. Innovationen und Perspektiven
Der innovative Kern ist eine neuartige, skalierbare Lösung für Strömungssimulationen mit anschließender Implementierung in moderne heterogene (Exascale-)Architekturen. Durch die verbesserte Skalierbarkeit bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung können hochauflösende Simulationen für den industriellen Einsatz erzeugt werden. Ein Beispiel sind Strömungssimulationen in chemischen Reaktoren, um eine möglichst vollständige Reaktion und hohe Ausbeute zu erzielen. Durch den Open-Source-Ansatz ist zusätzlich eine hohe Breitenwirksamkeit gegeben.
