itam_aashershnev_201901.pdf

Работа поддержана грантом РФФИ 16-57-48007, «Разработка высокопроизводительных компьютерных кодов и их применение для численного моделирования в аэродинамике и динамике разреженных газов», руководитель А.Н.Кудрявцев

• Шершнёв Антон Алексеевич, к.ф. м.н., н.с., ИТПМ СО РАН
• Кашковский Александр Владимирович, к.т.н., с.н.с., ИТПМ СО РАН

'Многие задачи вычислительной аэродинамики сверхзвуковых течений требуют использования трехмерных сеток с большим разрешением. Одним из примеров таких задач является моделирование ламинарно-турбулентного перехода. Одним из возможных способов уменьшения времени вычислений является использование гибридных кластеров, содержащих как центральные процесорные устройства (ЦПУ), так и графические процессорные устройства (ГПУ). Обычно, ГПУ используются в либо качестве сопроцессоров и выполняют лишь отдельные этапы численного алгоритма, либо в качестве основных вычислительных устройств и выполняют все этапы алгоритма, а ЦПУ при этом используются только для управления графическими устройствами. В тоже время наиболее эффективным было бы использование гибридного кластера в гетерогенном режиме, то есть когда и ЦПУ, и ГПУ являются равноправными вычислительными устройствами.

В данной работе рассмотрен подход к разработке вычислительного кода для численного моделирования сжимаемых высокоскоростных течений на основе нестационарных уравнений Навье-Стокса, который позволяет использовать егоразличных типах вычислительных устройств, в том числе ГПУ и многоядерных ЦПУ. Основная идея заключается в использовании специального интерфейса, позволяющей получить из одного и того же исходного кода несколько исполняемых файлов под каждую из вычислительных платформ. Созданный код верифицирован, проведено сравнение его вычислительной эффективности в расчетах на ЦПУ и ГПУ.'

1. Alexander V. Kashkovsky, Anton A. Shershnev, and Pavel V. Vashchenkov, Aspects of GPU perfomance in algorithms with random memory access, AIP Conference Proceedings 1893, 030047 (2017); https://doi.org/10.1063/1.5007505
2. A. V. Kashkovsky, A. A. Shershnev, A. N. Kudryavtsev, and D. V. Khotyanovsky, Approach to the development of a multiplatform code for numerical simulation of compressible flows, AIP Conference Proceedings 1893, 030048 (2017); https://doi.org/10.1063/1.5007506
3. Alexey N. Kudryavtsev, Alexander V. Kashkovsky, Semyon P. Borisov, and Anton A. Shershnev, A numerical code for the simulation of nonequilibrium chemically reacting flows on hybrid CPUGPU clusters, AIP Conference Proceedings 1893, 030054 (2017); https://doi.org/10.1063/1.5007512
4. Anton A. Shershnev, Georgy V. Shoev, Semyon P. Borisov, Alexander V. Kashkovsky, and Alexey N. Kudryavtsev, Numerical approach for the simulation of thermally nonequilibrium dissociating flows on hybrid supercomputers, AIP Conference Proceedings 2027, 030042 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5065136
5. S. P. Borisov, A. N. Kudryavtsev, and A. A. Shershnev, Numerical simulation of detonation propagation in a plane channel with detailed chemical mechanisms on supercomputers with GPUs, AIP Conference Proceedings 2027, 040023 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5065297
6. Yu. V. Kratova, A. V. Kashkovsky, and A. A. Shershnev Numerical simulation of heterogeneous detonation in polydisperse gas suspensions using modern parallel computational architectures, AIP Conference Proceedings 2027, 040086 (2018); doi: 10.1063/1.5065360 https://doi.org/10.1063/1.5065360