Future Directions for Adaptive Mesh Refinement in ASCI and Other LLNL Simulation Projects

《Future Directions for Adaptive Mesh Refinement in ASCI and Other LLNL Simulation Projects》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、自适应网格加密在ASCI和其他LLNL仿真工程的未来方向摘要我们已经调查了劳伦斯利弗莫尔国家实验室的各种计算应用测试自适应网格加密（AMR）研究和模拟技术。AMR的技术最初开发来用双曲方程组的数值计算解决流体动力学。但是，科学家现在开始将这AMR的方法用到新的应用领域，包括通过双曲线和椭圆/抛物型方程，中子运输，即结合不同的物理模型的混合方法（例如，离散和连续）建模问题，任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法。扩展传统的AMR方法至这些应用领域，则需要对数值方法、算法、快速的线性和非线性求解器、并行化技术和软件框架的更好的理解。未来需要为这次调查提供了持续AMR研究在应用科学

2、计算中心（CASC）的基础。在支持ASCI和其他实验室等方面作用巨大。在其他实验室的ASCI和演讲努力的支持。为此，我们已经开始了一个平行的原型设计框架的开发项目。这将促进数值和算法在AMR应用的探索，而且能使科学家迅速的探索现有AMR技术的扩展。1简介这份报告详细介绍了劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的各种代码的努力，要么采用目前的自适应网格加密（AMR）或使用该计划的AMR的调查结果。这次调查的目标是为确定在LLNL的AMR的计算需要，并确定在发展方面的共同主题。这项调查提供了ASCI在应用科学计算中心（CASC）正在进行中的AMR研究和其他实验室工作的支持基础

3、。建设的AMR是对各种系统的数值解决方案的计算技术的支持，这些系统是在计算域内利用不同程度的空间的及颞的决议的偏微分方程。 如果关注计算机资源（cpu时间和记忆），在它们需求最大的局部基于数值精度要求的计算域，AMR是一个重要的技术。这个技术需要大量的在物理和数值上易分辨的，三维的asci模拟支持。已构建好的AMR方法是植根于Berger，Colella和Oliger工作。这个词的构成是指逻辑矩阵块区的使用。局部解决方法是实施经由一个层级，这个层级上的计算网格与每个级别相关联的一个块区集合。结构性AMR的最初推出应用流体力学。最近，结构性AMR已成功地应用于流体动力学，

4、多孔介质流，非线性固体力学，中子输运，剪切带的形成。还有其他的AMR应用方法，例如非结构化细化和结构化细化，这是与数值方法和软件支持根本上的不同。在这次调查中，我们针对权衡各种方法和重要推理的优缺点一个一个的选择方法。经验表明，AMR应用相比采用统一的计算网格的代码要求大量复杂的程序设计和较长的开发时间。基于这个调查的结果，为了用CASC建设的AMR，我们正在发展一个普遍的，灵活的，平行的软件框架。这个框架将会为方便将来的AMR研究和发展提供一个重要的工具。我们的目标是提供一个可用的易延展的软件框架，这个框架可以支持各种对实验室的兴趣的应用。这个基础设施将会为用CASC

5、的数值和算法的探究的基础的AMR提供一个环境。还会为在各种实验室计划下的特定应用的AMR发展提供一个基础。thk方法的优点包括：降低了代码发展的时间，更广泛深入的研究了AMR应用的数值方法。这份报告包括五个部分和一个附录。在第2节中，我们简要描述非结构化、结构化的单元和基于片区的结构化AMR方法。第3节提供了一个更详细的AMR的介绍，用以构建由Berger，Colella和Oliger开发的AMR技术。在第4节从我们的AMR的调查结果，目前需要的ASCI和其他代码在LLNL的发展而努力。我们描述关注有关各个代码组，为我们提出的AMR工作提出一个研究问题和潜在的影响的总结

6、。我们主张结构化的AMR的使用，我们的讨论围绕着我们认为很便利的应用的这种自适应细分的类型。第5节对CASC的AMR架构的开发工作的简要概述。特别是，这次调查是由设计原则制定后，进行认真的审议后的结果。最后，附录A介绍了基本辐射流体力学方程组的运输和使用的两个应用。图表1：结构化网格层次AMR的三级分解，说明不同的层次细化。中间和最细的水平层是组成三个片区。最粗的一级由单一的片区组成。所有片区的界限都用粗线段标明，粗网格由细网格所涵盖的阴影所组成。2自适应网格加密方法论数值模拟，特别是那些需要在复杂的三维空间物理里，往往是计算密集型。通常情况下，才需要高分辨力的部分计算

7、本地化域。因此，一个网格，均匀而且不全面的覆盖整个域的物理现象。自适应网格细化着重在计算工作近局部现象需要的地方。通过支持空间和，在某些情况下，时间，以高效，直观的方式细化，局部加密可以提供希望与计算成本降低分辨率（以内存和执行时间）。在本节中，我们描述了三个主要的AMR的方法：结构化的片区的细化，结构化单元细化和非结构化细化。2.1结构化的细化结构化AMR的方法（我们在第3节中更详细说明）采用了层次结构。结构化AMR的提供了一个环境，使一个小数目计算丰富的任务（在业务方面在一个精致的区块中定义）可以被组织在一个高度结构化的方式。在这个层