使用动态区域分解和 Voronoi 子域负载均衡位移的并行 SPH 建模
计算物理
2018-11-14 v2
摘要
我们开发了一种高自适应负载均衡算法，用于使用粒子方法（如分子动力学和光滑粒子流体动力学 (SPH)）的并行模拟。我们的算法基于模拟材料样本在 Voronoi 子域之间的动态空间分解，其中每个子域及其所有粒子由单个计算进程处理，该进程通常在多处理器计算集群的单个 CPU 核心上运行。该算法根据相应进程之间的局部负载不平衡来移动相邻 Voronoi 子域的位置。这导致粒子从重负载进程转移到轻负载进程。该算法的迭代使处理器负载趋于一致。通过在平衡位移中使用多体项，提高了从不平衡分解到良好平衡分解的收敛性。通过在极端条件下材料动力学行为的 SPH 建模，说明了该平衡算法对模拟条件的高适应性，这些极端条件以巨大的压力和速度梯度为特征，因此粒子的空间分布随时间变化很大。通过与计算域的相应静态分解进行比较，证明了我们的算法在此类条件下具有更高的并行效率。我们的算法在使用数十个到数千个进程的测试中表现出近乎完美的强扩展性。
引用
@article{arxiv.1805.05128,
title = {Parallel SPH modeling using dynamic domain decomposition and load balancing displacement of Voronoi subdomains},
author = {M. S. Egorova and S. A. Dyachkov and A. N. Parshikov and V. V. Zhakhovsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.05128},
year = {2018}
}
备注
14 figures