Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах
•
2 likes•700 views
Презентация Василия Голубева, стипендианта IBM, аспиранта 2-го года МФТИ. Презентация была представлена на Дне Студента, Презентация была представлена на Дне Студента, прошедшем 7 декабря 2012 года в Научно-техническом центре (НТЦ) ИБМ и организованным совместно командой Академические Инициативы IBM Россия и НТЦ.
Recommended
More Related Content
Viewers also liked
Viewers also liked (15)
Similar to Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах
Similar to Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах (11)
Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах
- 1. День студента в научно-техническом центре IBM Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах аспирант МФТИ: Голубев В.И. руководитель: чл.-корр. Петров И.Б. Московский Физико-Технический Институт Кафедра Информатики Стипендиат IBM PhD Fellowship 2012 - 2013 Москва, 7 декабря 2012 г.
- 2. План доклада Научная группа кафедры информатики Математическая модель геологической среды Численное решение задач сейсморазведки Численное решение задач сейсмостойкости Оценка масштабируемости решения Выводы Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 3. Научная группа Руководитель: чл.- корр., проф. Петров Игорь Борисович • к.ф.-м.н., преподаватели каф. Информатики (4) • аспиранты 3 года (1) • аспиранты 2 года (3) • аспиранты 1 года (4) • студенты 3 – 6 курса (~10) Сотрудничество с российскими группами: • РФЯЦ-ВНИИЭФ (г. Саров) • НИЦ Курчатовский институт • ЦАГИ (г. Жуковский) Сотрудничество с иностранными группами: • CDAC (India) • University of Edinburgh (UK) Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 4. Область научных исследований Сеточно-характеристический численный метод • Моделирование процесса сейсморазведки • Оценка сейсмостойкости сооружений • Задачи медицины: черепно-мозговая травма, защита тела • Задачи расчёта низкоскоростных столкновений с деформациями Метод частиц (SPH) • Пробивание многослойных конструкций • Соударение сложных конструкций • Задачи динамического контакта Метод спектральных элементов (начало работ) • Задачи сейсмики • Деформационные задачи Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 5. Область научных исследований Сеточно-характеристический численный метод • Моделирование процесса сейсморазведки • Оценка сейсмостойкости сооружений • Задачи медицины: черепно-мозговая травма, защита тела • Задачи расчёта низкоскоростных столкновений с деформациями Метод частиц (SPH) • Пробивание многослойных конструкций • Соударение сложных конструкций • Задачи динамического контакта Метод спектральных элементов (начало работ) • Задачи сейсмики • Деформационные задачи Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 6. Математическая модель среды ρ υ˙ i = jσ ij σ˙ ij = λ ( ε˙11 + ε˙ 22 + ε˙ 33 ) δ ij + 2 µ ε˙ ij 1 ε˙ ij = ( υj+ i jυi) 2 ρ – плотность среды λ, μ – упругие параметры Ламе v – скорость частиц σ – тензор напряжений ε – тензор деформаций Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 7. Сеточно-характеристический численный метод Направления u = (υ x ,υ y ,υ z , σ xx ,σ yy , σ zz , σ xy ,σ xz ,σ yz ) расщепления ∂u ∂u ∂u ∂u ∂u ∂u + A1 = 0 + A2 = 0 + A3 = 0 ∂t ∂ξ1 ∂t ∂ξ1 ∂t ∂ξ3 u ' = u n − τ A1∆ 1u n u '' = u ' − τ A2 ∆ 2u ' u n + 1 = u '' − τ A3 ∆ 3u '' Гиперболическая u n + 1 = u n − τ ( A 1 ∆ 1 + A 2 ∆ 2 + A 3 ∆ 3 )u n + O (τ 2 ) система уравнений Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 8. Поддерживаемые расчётные сетки Треугольная Тетраэдральная Структурная Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 9. Поддерживаемые расчётные сетки Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 10. Сейсморазведка - актуальность Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 11. Газонасыщенная трещина Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 12. Газонасыщенная трещина Экранирование Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 13. Газонасыщенная трещина P-волна S-волна Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 14. Флюидонасыщенная трещина Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 15. Флюидонасыщенная трещина S - волна Небольшое ослабление Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 16. Геологические гетерогенные среды Трещины и включения Многослойная среда Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 17. Оценка сейсмостойкости сооружений - актуальность Россия Япония Турция Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 18. Блок-схема алгоритма Идентификация мест разрушения, оценка Цикл расчёта Расчёт волновых сейсмостойкости процессов сеточно- строения Модель очага характеристическим землетрясения, методом: MPI + геометрия OpenMP строения, данные о Активная доработка структуре подстилающих пород Время Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 19. Моделирование очага землетрясения Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 20. Валидация модели гипоцентра землетрясения Модель «Подвижка по разлому» Сравнение аналитического и численного решения Аналитическое решение: http://www1.gly.bris.ac.uk/~george/focmec.html Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 21. Поверхностная волна Рэлея Результаты: • полная трёхмерная постановка задачи • отличие расчётных скоростей распространения от аналитических менее 1 % Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 22. Поверхностная волна Лява Результаты: • полная трёхмерная постановка задачи • волна обладает горизонтальной поляризацией • быстро затухает вдоль оси z • выполнено необходимое условие: Cs1 < Cl < Cs2 • Хохлов Н.И., Петров И.Б. «Моделирование сейсмических явлений сеточно- характеристическим методом» // Труды МФТИ, 2012. Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 23. Строения: оценка сейсмостойкости Модуль скорости (слева) и места повреждения (справа) Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 24. Строения: оценка сейсмостойкости Модуль скорости (слева) и места повреждения (справа) Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 25. Строения: оценка сейсмостойкости Модуль скорости (слева) и места повреждения (справа) Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 26. Масштабируемость программного комплекса Особенности: • базовая поддержка GPU • использование MPI для загрузки множества процессоров • на каждом узле используются все ядра OpenMP • построение сетки на одном узле и технология измельчения • 2000 ядер ~ 1800 ускорение Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 27. Выводы Дорабатывается программный комплекс для моделирования сейсмических процессов в гетерогенных средах Достигнута высокая масштабируемость с использованием MPI + OpenMP Разработана и валидирована численная модель гипоцентра землетрясения Ведутся расчёты прикладных задач в рамках различных проектов Василий Голубев – «Компьютерное моделирование задач сейсмики и сейсмостойкости на высокопроизводительных вычислительных системах» - Москва 7 декабря 2012 г.
- 28. Спасибо за внимание! Контакты: w.golubev@mail.ru / Голубев Василий petrov@mipt.ru / Петров Игорь Борисович Кафедра Информатики Московского Физико-Технического Института Публикации: 1. Голубев В.И., Квасов И.Е., Петров И.Б. Воздействие природных катастроф на наземные сооружения // Математическое моделирование, 2011. Т. 23, № 8. С. 46 – 54. 2. Голубев В.И., Квасов И.Е., Петров И.Б., Хохлов Н.И. Численное моделирование волн Релея и Лава сеточно-характеристическим методом // ФГУ ВНИИ МЧС «Комплексная безопасность», 2011. С. 219 – 223.
- 29. Приложения
- 33. Метод частиц
- 34. Приложения – структурные сетки
- 35. Приложения – покрытие шара