Implementação em paralelo do método dos elementos finitos empregando estrutura de dados por aresta para simulação em cluster multi-core de escoamento miscível em meios porosos / Parallel implementation of finite element method employing edge-based data in miscible displacement simulations in porous media using multi-core cluster

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

24/08/2009

RESUMO

Simulação de reservatórios tem sido extensivamente estudados por um número expressivo de autores nas últimas três décadas. Escoamentos miscíveis que modelam recuperação avançada e processos de injeção de traçadores tem sido solucionados por formulações estabilizadas do método dos elementos finitos. A concentração do fluido injetado na mistura é a principal variável. Porém, o cálculo da velocidade de Darcy, responsável pelo transporte, requer especial atenção já que possui uma forte influência na estabilidade e acurácia da aproximação da concentração. Em geral, as formulações propostas para aplicações em meios porosos podem requerer soluções de sistemas lineares envolvendo milhões de incognitas. Esses sistemas são usualmente solucionados por métodos iterativos baseados nos espaços de Krylov e o sucesso dessas técnicas de solução requerem uma implementação eficiente do produto matriz-vetor. Esquemas elemento-por-elemento (EBE) e baseados nas arestas (EDS) tem sido usados com sucesso, pois possibilitam o tratamento de matrizes de grande porte de uma maneira simples e direta. Neste trabalho, usamos uma formulação estabilizada de elementos finitos que considera: uma decomposição do domínio com estrutura de blocos para a matriz resultante e ambos esquemas de armazenamentos (EBE e EDS). O código foi implementado para plataformas de memória distribuída utilizando o padrão MPI e dois algoritmos de distribuição de jobs suportados pela ferramenta Sun Grid Engine (SGE): fill up e single-core. Os jobs paralelos são escalonados para executar em dois clusters multi-core do Laboratório de Computação de Alto Desempenho da universidade Federal do Espírito Santo e um cluster SGI Altix 450 do Núcleo de Computação de Alto Desempenho da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Nossos experimentos mostram que, muito embora máquinas mais modernas possuam um número maior de cores por CPU e estes sejam mais rápidos, a competição destes cores pela hierarquia de memória tem grande impacto no desempenho nal das aplicações. Além disso, a estratégia baseada nas arestas reduziu o tempo de CPU quando comparada com a estratégia baseada nos elementos para qualquer número de cores.

ASSUNTO(S)

método de decomposição método dos elementos finitos processamento paralelo (computadores) estruturas de dados (computação) ciencia da computacao simulação (computadores)

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