谈谈LS-DYNA r9.0中的S-ALE

huweichao

       LS-DYNA 新近推出一个新的 ALE 求解器。新求解器专门针对 Structured 的 ALE 网格求解。它支持 MPP, SMP 和 MPP HYRBID 并行计算；具有速度快，占用内存少，和求解稳定的特点。
       新的 S-ALE 求解器与旧有的 ALE 求解器采用相同的 Operator Splitting 思想，也就是说把一个时间步长内的求解过程分做一 个 Lagrange 时间步和 一个 Advection 时间步。 Advection 过程中的 Flux 计算和界面重构算法也是一样的。那么既然如此，为什么 LSTC 要投入人力物力来开发一个算法基本一致的新求解器呢? 原因是多方面的。
      首先， ALE 方法和求解器在各类工程问题中的使用有了很大的变化。早期的 ALE 应用集中在单材料方面，常常用来模拟固体。那时的网格大部分需要遵循物质界面的几何形状，故而Mesh Smoothing 也有着广泛的使用。而到了今天，随着技术的进步和工程问题自身的变化，ALE 方法被集中使用在模拟多个流体在某个特定区域内的运动；以及更重要的，模拟这些流体与固体结构的相互作用。这些问题往往使用非常规则的长方体网格和六面体单元，除局部加密外，单元的尺寸大多一样。
      针对这两点不同，程序本身可以做很多优化。单材料/多材料方面，如果程序只针对一种情况处理，那么自然的，很多的判断以及程序的分枝就不再需要了。程序变得非常简洁，执行的效率也大为提高。内存的使用也有所减少 。网格方面，规则网格在 Bucket Sorting 和Searching 算法上，首先效率可以极大提高，内存可以极大减少；其次准确度可以大大提高。例如在流固藕合时使用*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID 卡片时，我们可以注意到，缺省的Bucket Sorting Frequency 是 50 步做一次。如果在这 50 步中，流体网格变动较快，则 Searching很可能失败，这会造成流固藕合失效。
      其次， LS-DYNA 旧有的 ALE 求解器实现时的程序算法现在看来，有一些比较严重的缺陷。在初始编程过程中，对并行计算的友善性考虑不多。 这样一来，在旧有 ALE 求解器上 SMP 并行无法实现； MPP 虽被成功实现而且被用户所广泛接受, 但效率较低。
      新的 S-ALE 求解器，在初始设计时，就专门特别考虑并行计算的需要。所有算法和程序实现都采用了对并行计算最优的选择。程序的流程也被重新设计，以带来效率的提高和内存的减少。在 SMP 方面，不仅成功实现了 ALE 算法的 SMP，而且取得了非常优秀的加速比; 最值得一提的是，成功实现结果的一致性（ Consistency）。在 MPP 方面 ，由于重新设计了 MPPCommunication 的 Pattern 和新算法本身的效率提高，不仅与旧有的 ALE 求解器相比，运行速度有极大的提高，自身的 Scalability 也非常优秀。例如在一个 5.5 百万 ALE 单元的爆炸题目中，S-ALE 保持了 0.9 的线性 Scalability 直到 384 个 Core；与旧 ALE 求解器相比，运行时间减少 56%（ 48 core）到 68%（ 384 core）。
      另外， S-ALE 在编程过程中力图做到尽可能的简洁。这样，计算过程效率提高，内存使用大幅减少；更重要的是：简洁的程序内所含 BUG 的几率大大降低。而且， DEBUG 过程也变得更为容易，另外也效率更高。举例来说，新 S-ALE 求解器核心部分的程序仅有不到 300 行，而这部分程序通常占用整个求解过程的 30%时间。整个 S-ALE 求解器程序约为 2500 行左右。对于用户来说，他们将看到新 S-ALE 求解器会大为稳定。这也是我们最主要的目的之一：更为愉悦的用户体验。


————摘自S-ALE编写者：陈浩博士

lovehf

学习了，好东西

lovehf

有介绍这个内容的网站吗？

husthocking

r8才出来 就在讲r9了？

lovehf

R9.0已经正式发布了

huweichao

lovehf 发表于 2016-8-6 17:01
R9.0已经正式发布了

我有r9安装包哦，如果你能直接lstc的人并且他们肯回复你，那你就有了。

伤口结冰

huweichao 发表于 2016-8-9 09:25
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楼主好，我想问一下MPP, SMP 和 MPP HYRBID 这三种情况有什么不同，以及需要的电脑配置有什么差别，谢谢了

huweichao

伤口结冰 发表于 2016-8-13 20:08
楼主好，我想问一下MPP, SMP 和 MPP HYRBID 这三种情况有什么不同，以及需要的电脑配置有什么差别，谢谢 ...

请关注ETA公众号，里面有详细介绍。并有案例提供

伤口结冰

huweichao 发表于 2016-8-17 09:19
请关注ETA公众号，里面有详细介绍。并有案例提供

好的，谢谢楼主

东坡下

能介绍介绍R9的EM模块吗？

bh147

R10刚出来了。跟不上形式啊。

shaojunhu

大神，请教一下。为啥dyna中r5.0中还有*SECTION_SOLID_ALE，而到了6.0中就将这个关键字删除掉了呢？那在6.0中要用ALE来做流固耦合该怎么做呢？

ansys/ls-dyna

shaojunhu 发表于 2017-9-28 12:47
大神，请教一下。为啥dyna中r5.0中还有*SECTION_SOLID_ALE，而到了6.0中就将这个关键字删除掉了呢？那在6.0 ...

直接用SECTION_SOLID就可以算法选择11就相当于SECTION_SOLID_ALE

ct48wx

huweichao 发表于 2016-8-9 09:25
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您好您有R9的授权吗？可以试用吗？