通过代码生成在CPU与GPU上实现高密度比不互溶流体的高效格子玻尔兹曼多相模拟
流体动力学
2020-12-14 v1 数学软件
性能
摘要
本文提出了一种基于保守Allen-Cahn模型、支持高密度比和高雷诺数的多相格子玻尔兹曼方法的高性能实现。利用元编程技术自动生成面向CPU和GPU的优化代码。该耦合模型以高级符号描述指定，并通过自动变换优化。所得算法的内存占用通过计算核融合得以降低。屋顶线分析表明生成的代码在单GPU上具有优异效率。所得单GPU代码已集成到多物理场框架waLBerla中，以在大型域上运行大规模并行模拟。通信隐藏与支持GPUDirect的MPI带来了近乎完美的扩展行为。在Piz Daint超级计算机上进行了多达2048个GPU的扩展实验，模拟数百个完全解析的气泡。此外，在一个物理相关场景——水中三维上升气泡中展示了实现的验证。
引用
@article{arxiv.2012.06144,
title = {Highly Efficient Lattice-Boltzmann Multiphase Simulations of Immiscible Fluids at High-Density Ratios on CPUs and GPUs through Code Generation},
author = {Markus Holzer and Martin Bauer and Ulrich Rüde},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.06144},
year = {2020}
}
备注
17 pages, 9 figures