使用高阶容异步格式的直接数值模拟湍流流：精度与性能
计算物理
2020-08-26 v1 流体动力学
摘要
直接数值模拟（DNS）是理解湍流基本物理不可或缺的工具。由于计算成本随 Reynolds 数（）急剧增加，即便在中等 下，高分辨率 DNS 也只能在大规模并行超级计算机上实现。然而，在极端规模下，当前方法涉及的处理单元（PE）间通信与同步变得极其昂贵，并预期成为可扩展性的主要瓶颈。为克服此挑战，我们开发了基于所谓容异步（AT）格式的算法，其在数学层面放宽通信与同步约束，以对衰减与螺线管强迫可压缩湍流进行 DNS。异步通过两种方式引入，一种避免同步，另一种避免通信。这分别在 PE 边界处导致周期性与随机延迟。我们表明两种异步算法均能准确分辨湍流的大尺度与小尺度运动，包括瞬时与间歇场。我们还表明，与标准同步模拟相比，在异步模拟中通信时间占总计算时间的比重相对较小，尤其在处理器数量大时。因此，我们观察到两种异步算法在多达 个处理器上均实现了改进的并行可扩展性。
引用
@article{arxiv.2003.10561,
title = {Direct Numerical Simulations of turbulent flows using high-order Asynchrony-Tolerant schemes: accuracy and performance},
author = {Komal Kumari and Diego A. Donzis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.10561},
year = {2020}
}