HPSEE Primjer upotrebe HPC resursa Izraunavanja u dinamici

HP-SEE Primjer upotrebe HPC resursa – Izračunavanja u dinamici fluida i hemijskim procesima www. hp-see. eu Sreten Lekic Prirodno-matematicki fakultet Univerzitet u Banjoj Luci The HP-SEE initiative is co-funded by the European Commission under the FP 7 Research Infrastructures contract no. 261499

Šta je CFD? q q Priprema problema iz oblasti dinamike fluida za rješavanje pomoću računara Dijeljenje oblasti računanja (radne površine, ili zapremine) na mrežu elementarnih površina, odnosno zapremina) Zadavanje početnih i graničnih uslova i rješavanje parcijalnih diferencijalnih jednačina transportnih i termodinamičkih procesa metodom konačnih elemenata (površina i zapremina) numerički, postupkom iteracije Obrada i vizualizacija rezultata u prostoru i vremenu

Ograničenja i problemi CFD q q Problemi CFD računanja na 32 bit-nim platformama: zbog ograničenja u memorijskom adresiranju programi za dizajniranje 2 D, a posebno 3 D mreža, nisu u toku rada uzimali više od 1, 5 GB memorije, odnosno do približno 1, 5 miliona ćelija. CFD programi koji bi prihvatili mreže ove veličine sami su nakon uvođenja raznih fizičkih mehanizama i pretpostavki brzo zauzimali blizu 4 GB 32 bit-no adresabilne memorije, što je bila i krajnja granica koja se nije mogla preći

Načini prevazilaženja problema q q Ograničenje veličine memorije samo djelimično se rješavao segmentacijom radne zapremine (površine) Dijeljenje na oblasti sa periodičnim ponavljanjem, na aksijalno simetrične oblasti i slično smanjio je potrebnu memoriju, ali tako ponuđeni rezultati davali su “simetrično” ponavljana rješenja što je ponekad bilo daleko od realne situacije.

Prednosti i ograničenja 64 bit-nih platformi q q Problem 64 bit-nog adresiranja teoretski bi rješio problem memorije U praksi, komercijalne višeprocesorske jedinice imaju do 8 GB raspoložive RAM memorije koja prije računanja može biti na raspolaganju programu.

Djelimično rješenje nedovoljne veličine RAM memorije q q q Particioniranje radne oblasti i dodjeljivanje manjih cjelina procesorima pojedinačno. Uslov, a i problem je da prije particioniranja program ne smije preći raspoloživu memoriju. Nakon particioniranja u batch modu (Star. CD i Fluent) rješavanje se predaje raspoloživom broju procesora. Smanjena je i mogućnost da u toku jednog iterativnog koraka dođe do prevelikog zahtjeva za memorijom

Problemi komercijalnog softvera q Dodatni financijski uslovi za podršku povećanom broju procesora q Zahtjev za stalnim obnavljanjem teko poskupljenih usluga

CFD simulacije Detaljni poluempirijski modeli sagorjevanja. Karakteristike plamene zone I emisija gasova Aktivnosti MFBL

CILJEVI q q q CFD modelovanje i procesi gorenja Analiza hemijskih reakcija u procesu sagorjevanja Raspodjele pritisaka, brzina, temperatura i ostalih fizičkih veličina Koncentracije i dinamika ulaznih sastojaka vazduha i goriva Koncentracije i osobine emisije produkata sagorjevanja (CO, CO 2, H 2 O, NOx i drugih)

Kreiranje 3 D mreže q Trodi menzi onaln a mreža isječk a plašta gorio nika koja formir a oko 800 000 ćelija oblika tetrae dra i omog ućava rješav anje parcij alnih difere ncijal nih jedna čina trans portni hi termo dinam ičkih proce sa, te

Kreiranje 3 D mreže q Mreže kreira pretpr sorski paketi Star. CD Softve Prosta Fluent g Gamb a zatim prema moguć tima 3 -nih i 64 bitverzija ovih C broj će poveć adapta ma m u glav progra

Stabilnost rješenja

q Ras pod jela po brzi na ma u jed noj od pop reč nih rav ni pla šta gori oni ka (St ar. C D)

q P r i k a z r a s p o d j e l e b r z i n a u i s t o j r a v n i u u i

q T e m p e r a t u r n a r a s p o d j el a u Fl u e n t u

Galerija rezultata

q Ve loc iti es dis tri bu tio n at th e na rro w se g m en t of bu rn er m an tle

q Es ti m at ed a po ly no mi al fit te d cu rv e for se mi e m pir ic al m od eli ng of Y =0. 4694 -2. 24371 X-25367. 73856 X+ (2)+8. 3427 E 6 X+(3)+3. 04111 E 8 X+ (4)-2. 3206 E 11 X +(5)+9. 46953 E 12 X+(6)+1. 45424 E 15 X+(7)1. 15033 E 17 X+(8)+1. 95103 E 18 X+(9)

q Mass fraction of NO at the narrow segment of burner mantle

q E st i m at e d fa m il y of c u rv e s fo r fu rt h er fi tt in g a n

q Flux with aver age veloc ity abou t ms -1 and faste r flux (2 ms-1) at figur e belo w on next page give near value s of powe r. Effici ency is fallin g

q Te m pe rat ure dis tri bu tio n sh ow the hig he st val ue s ab ov e the hol

q Te m pe rat ur e of bu rn er m an tle se g m en t at th e en d of bu rn er (a bo

q Te mp era tur e of bu rn er ma ntl e se gm ent at the en d of bu rn er (a bo ut 10 00 K)

q Str on g str ea m of cre ati ng NO ab ove the slit s

Pitanja?