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Implementación eficiente de esquemas de Galerkin discontinuo ADER para un motor escalable de ecuaciones en derivadas parciales hiperbólicas

Autores: Dumbser, Michael; Fambri, Francesco; Tavelli, Maurizio; Bader, Michael; Weinzierl, Tobias

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2018

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Acceso abierto

Artículo científico
2018

Implementación eficiente de esquemas de Galerkin discontinuo ADER para un motor escalable de ecuaciones en derivadas parciales hiperbólicas


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Análisis matemático

Palabras clave

Esquemas de alto orden eficientes
ADER-DG
Supercomputadoras
Ecuaciones hiperbólicas
Algoritmo numérico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 32

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En este documento discutimos una implementación nueva y muy eficiente de esquemas de alto orden arbitrario altamente precisos utilizando esquemas de elementos finitos discontinuos Galerkin (ADER-DG) en computadoras supercomputadoras modernas masivamente paralelas. Los métodos numéricos se aplican a una amplia clase de sistemas no lineales de ecuaciones en derivadas parciales hiperbólicas. Los esquemas ADER-DG son, por construcción, evitadores de comunicación y bloqueadores de caché, y además son muy adecuados para la vectorización, por lo que parecen ser un buen candidato para la próxima generación de supercomputadoras exascale. Presentamos el algoritmo numérico y mostramos algunas aplicaciones a un conjunto de ecuaciones hiperbólicas con niveles crecientes de complejidad, que van desde las ecuaciones de Euler compresibles sobre las ecuaciones de elasticidad lineal y el modelo unificado de Godunov-Peshkov-Romenski (GPR) de la mecánica de medios continuos hasta la magnetohidrodinámica relativista general (GRMHD) y las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general. Presentamos resultados de escalado fuerte de los nuevos esquemas ADER-DG hasta 180,000 núcleos de CPU. Hasta donde sabemos, estas son las ejecuciones más grandes realizadas con esquemas ADER-DG de alto orden para sistemas de ecuaciones en derivadas parciales hiperbólicas no lineales. También proporcionamos una comparación detallada del rendimiento con esquemas tradicionales de Runge-Kutta DG.

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