Coupla

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odes

HYDROGEOLOGIE

COUPLAGE DE CODES

J. Erhel – INRIA / RENNES

É. Canot - INRIA / RENNES

A. Ribes – INRIA / Rennes

Chaire UNESCO - Calcul numérique intensif

TUNIS - Mars 2004

Coupla

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Plan

Introduction

Modèles de programmation sur une grille de calcul

Application en hydrogéologie

Conclusion

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Couplage de code

Thermique

Transport

Chimie

Ecoulement

Mécanique

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Caractéristiques

Echange de données

Volumes importants et échanges assez fréquents

Temps de calcul et espace mémoire

Simulations 3D, calcul transitoire, systèmes linéaires creux

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Exemple : insertion d’eau salée

écoulementpression et vitesse

liées à la concentration de sel

transportconcentration de sel

liée à la vitesse

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Grille de calcul

Homogeneous cluster

SAN

SAN

Homogeneous cluster

LAN

WAN

SupercomputerVisualisation

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Couches logicielles d’une grille

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Support de l’exécutif

Réseaux hétérogènes

Machines hétérogènes et structure dynamique

Plusieurs modèles de programmation

Parallélisme et distribution

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Applications en hydrogéologie

Couplage de phénomènes physiques

Un code = un phénomène physique

Codes parallèles

Intrusion d’eau salée

Transport réactif

Milieux fracturés

Projet Hydrogrid, de l’ACI-GRID

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Programmation d’une grille de calcul

Introduction

Couplage et distribution de composants logiciels

Composants logiciels en hydrogéologie

Conclusion

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Les composants logiciels

Unité logique indépendante

Unité de déploiement

Interfaces spécifiées

facette

puits d’évènement

FOU

RN

IR

EQ

UIS

attributs

réceptacle

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Assemblage de composants

component C1 : uses I1component C2 : provides I1

C1 C2

I1 I1

I1

connect_I1(C1,C2)

C1 C2

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Composants et grilles de calcul

Code modulaire

Distribution des composants

Modèle de composant CORBA

Modèle de composant parallèle GridCCM

Homogeneous cluster

Homogeneous cluster

Homogeneous cluster

Homogeneous cluster

Un composant par grappe

Mécanique

Ecoulement

Transport

ChimieThermique

Homogeneous cluster

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Composants parallèles

Redistribution des données

Flux de communications parallèles

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Hydrogéologie et grilles de calcul

Introduction

Couplage et distribution de composants logiciels

Composants logiciels en hydrogéologie

Conclusion

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Composants et hydrogéologie

un code = un composant logicielCouplage numérique

= distribution des

composants

Composants parallèles

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Intrusion d’eau salée

Écoulement : vitesse et pression fonction de la densitéDensité fonction de la concentration en sel

Transport du sel par convection (vitesse) et diffusion-dispersion (vitesse)

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EcoulementTransport

temps

t = 0

t = Δt

contrôleur

(schéma itératif à chaque pas de temps )

Intrusion d’eau salée

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Intrusion d’eau salée

composantEcoulement

composantTransport

composantContrôleur

vitesse

(scalaires)(scalaires)

concentration

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Transport réactif en milieu poreux

u

Convection

u Dispersion

Echange liquide-gaz

Réactions en solution

Dissolution

Précipitation

Sorption

Relargage

Biologie

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ChimieTransp.

1

temps

t = 0

t = Δt

contrôleur

Transp. 2

...

...

(schéma itératif à chaque pas de temps)

N espèces

Transport réactif

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Transport réactif

composantChimie

composantTransport

concentration(i)

composantTransportcomposant

TransportcomposantTransportcomposantTransport (i)

i : espèce

composantContrôleur

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Réseau de fractures

Très grand nombre de fracturesMéthode de sous-domaines

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Réseau de fractures

composantEcoulementfracture(i)

vitesse pression

i : fracture

composantEcoulementfracture(i)

composantEcoulementfracture(i)

composantEcoulementfracture(i)

composantEcoulementfracture(i)

composantEcoulementfracture(i)

composantEcoulementfracture (i)

composantréseau de liens

composantContrôleur

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Couplage de composants

composantChimie

composantEcoulement

composantTransport

Transportréactif

Réseau de fractures

Eau salée

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Composant écoulement

Calcul de la densité

Calcul de la matrice et du second membre

Résolution du système linéaire

Calcul de la vitesse

Composant parallèle

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Composant écoulement

Calcul des matrices : METISMinimiser les interfaces et équilibrer les tâches

proc #0

proc #1

proc #2

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Composant écoulement

Résolution des systèmes linéaires

maillage (64x40)

132 143 172 3

1300390

6287

52356 20 56 0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

TP, BiCG TP, Mumps P+TP, BiCG P+TP, Mumps,coefficients calculés

avant

duré

e en m

s

assemblage

resolution et calcul P

calcul Q

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Composant écoulement

Ordre du système = O(n)

Améliorer les performances ?3D ?

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Composant transport

Convection : calcul explicite et limiteur

Dispersion : calcul de la matrice et du second membre

Résolution du système linéaire

Composant parallèle

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Composant chimie

Équilibre chimique en chaque point du maillage

Parallélisme trivial

Équilibrage de charge ?

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Distribution des données Eau salée : écoulement-transport

Partitions identiques ou différentes

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Distribution des donnéestransport-chimie

Un composant transport par espèce avec partition du maillage

Un composant chimie avec plusieurs espèces par points

transport transport

transport

chimie

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Distribution des donnéesréseau de fractures

Un composant écoulement par fracture avec partition de maillage

Structure locale à la fracture / structure globale du réseau

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Conclusion et perspectives

Composants logiciels adaptés au couplage multi-physique

Distribution de composants indépendants

Parallélisation des composants par METIS et MUMPS

Améliorer les performances

Développer les composants avec Corba et GridCCM

Simulations 3D