Project Number : ANR-09-COSI-003-01
Duration : 48 months
Starting date: 01/12/2009
Les dernières nouvelles:
Anca Belme a soutenu sa thèse en décembre 2011. Après un séjour post-doctoral à l'Imperial College of London, elle a intégré ce mois d'octobre l'université Pierre et Marie Curie à titre de Maitre de Conférence.
Hubert Alcin a soutenu sa thèse le 5 décembre 2012 à Sophia-Antipolis et effectue actuellement un stage post-doctoral à Bordeaux.
Un poster ECINADS a été présenté aux Rencontres Numériques de l'ANR (17 et 18 avril 2013 à la Cité des Sciences et de l'Industrie à Paris)
Alexandre Carabias soutient sa thèse sur les extensions précises à l'ordre trois le 12 décembre 2013 à Sophia-Antipolis et est en cours de recrutement par une société de technologie.
Carine Moussaed soutient sa thèse sur les modèles VMS et hybrides dynamiques le 18 décembre 2013 à Montpellier et continue sur un poste ATER.
Fernando Grossi a été recruté par
Embraer et présentera sa thèse en février
2014.
DELIVERABLES (updated : oct/01/2013)
COMMUNICATIONS REFERENCED IN THESE PAGES CAN BE FOUND HERE (updated : oct/01/2013)
Partners and teams:
Tropics, INRIA Sophia-Antipolis (
Hubert Alcin, Anca Belme, Alexandre Carabias, Laurent Hascöet, Valérie Pascual
Castor, INRIA Sophia-Antipolis:
Alain Dervieux, Hervé Guillard
ACSIOM, Université de Montpellier 2:
Bruno Koobus, Carine Moussaed
EMT2, Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse:
Marianna Braza, Hilde Ouvrard, Fernando Grossi
Société Lemma, Sophia-Antipolis:
Olivier Allain, Stephen Wornom.
Objectives of the project:
The objective of the project is to combine recent advances and advances done during the project in different complementary topics in order to demonstrate their synergy by building a scalable differentiable hybrid turbulence model .
Demonstrator: the model will
have state-of-art turbulence modelling,
run on massive parallel computers in a scalable mode,
be quasi-Automatically Differentiable
in some way allow, by correctors and adjoints, lower numerical errors.
Advances: three topics in three disciplines need be advanced:
- scalability will be reached by introducing adapted solution algorithms,
- investigation of new hybrid turbulence models using error correctors and
- adjoint-based mesh adaptation
Automatic differentiability will be obtained by adapting the CFD algorithm and
by improving the AD tool TAPENADE in the direction of:
(1) storage-recomputing functionalities,
(2) optimized differentiation of MPI messages
Kick off meeting, december 3rd 2009 at IMFT, Toulouse:
Presentation and discussion of the ECINADS work programme and
of the planned contributions of each partner.
Presentation of the CFD software used for this work
(ANANAS, AERO, ICARE, NSMB).
First discussion of a set of test cases for unsteady turbulent flows.
Work status on june 17, 2010:
The project, which is planned to rely on three thesis, has started
in last 2009 fall only with one doctoral student, Hubert Alcin, who has
Master in Computer Science and a Master of Applied Mathematics, both from
university of Montpellier 2.
Olivier Allain has developed a C++ software solving
a simplified elliptic model
in order to be the basic test for the new coarse grid methods
to be studied.
Hubert Alcin, under the supervision of Olivier Allain and Alain Dervieux,
has developed two coarse grid algorithms, based repectively on the Balancing
Method of J. Mandel and the Deflation Method of Nicolaides.
This work has been presented in CANUM-2010 at Carcans and in
the "Séminaire Croisés" of INRIA.
Deflation is also currently studied at Lemma and has been introduced
by Olivier Allain in a beta version of the CFD software ANANAS.
Hubert Alcin has also started the study of renumbering on the software
AERO, under the supervision of Alain Dervieux, Anca Belme, and Stephen Wornom.
ECINADS seminar, october 27th, 2010, INRIA-Sophia-Antipolis:
This technical seminar has involved the following presentations:
Jocelyne Erhel, of IRISA (Rennes) has presented a talk
"On the parallel scalability and convergence of GMRES with multiplicative Schwarz
preconditioner".
Marina Vidrascu, of INRIA (Rocquencourt) has presented a talk on
"Decomposition de domaines : Neumann-Neumann avec solveur grossier".
Hubert Alcin, of INRIA (Sophia-Antipolis) has presented a talk on
"Consistance des grilles grossières pour les méthodes déflation et balancing".
ECINADS MEETING, october 28th, 2010, INRIA-Sophia-Antipolis:
This meeting involved a presentation by Cyrile Demange (ANR):
"slides",
by ECINADS coordinator:
"slides",
and by ECINADS partners:
ACTION PLAN at december 3, 2010:
Plan d'action INRIA M12-M24:
L'étude réalisée par Hubert Alcin (avec l'aide d'Olivier Allain et Alain Dervieux) durant sa premiere annee de these va déboucher, d'ici 3 mois (M15), a un rapport sur les grilles grossieres pour la méthods de Schwarz en Dirichlet, et dans l'année 2010 a une ou plusieurs communications en colloque.
L'extension aux modeles CFD incompressibles sera de la responsabiblité de Lemma.
L'extension aux modeles CFD compressibles sera de la responsabiblité de Montpellier2.
Hubert Alcin commence (avec Laurent Hascoet) une étude sur la différentiation de la plateforme compressible AERO en vue d'obtenir un état adjoint. Cette étude devrait déboucher sur un premier gradient valide dans les 6 mois, soit vers M18.
L'optimisation de la différentiation sera réalisee durant les 6 mois suivants, pour M24.
Alexandre Carabias a commencé sa these en octobre 2010 et a mis au point un nouveau
schéma advectif "volume fini a reconstruction Hermitienne" précis a l'ordre 4 qui servira de base au travaux d'ECINADS (Lemma, INRIA) sur les algorithmes en incompressible. Mais d'abord, il faut acclimater ce schéma a la formulation Level Set (pour M18) et l'installer dans une formulation Navier-Stokes incompressible (pour M24). Dans les deux cas ce sera fait
avec l'aide de Lemma.
Anca Belme et Stephen Wornom (Lemma) contribueront aux cas tests turbulents en calculant d'ici M24 l'écoulement autour d'un cylindre en supercritique.
Plan d'action de l'universite Montpellier 2 pour M12-M24:
Extension aux modeles CFD compressibles par Carine Moussaed (avec l'aide de Bruno Koobus) de l'étude réalisee par Hubert Alcin sur les grilles grossieres pour la méthode de Schwarz dans le cadre des équations elliptiques.
Expérimentation et validation des modeles de sous-mailles dynamiques développés et implementés pendant la premiere annee dans le logiciel AIRONUM pour les approches LES, VMS-LES et hybride. Ce travail sera effectué par Carine Moussaed aidee de Bruno Koobus.
Carine Moussaed contribuera aux cas-tests turbulents en calculant des écoulements en régime sous- et supercritique autour d'un cylindre de section circulaire.
Plan d'action de Lemma pour M12-M24:
Lemma va réaliser la mise en place des travaux de Hubert Alcin durant sa premiere année de these. La réalisation durera jusqu'a M24. De plus, Lemma réalisera différents cas tests de validation sur des géometries industrielles. Les géometries sont en cours de définition. L'objectif est de les réaliser sur un grand nombre de processeurs. Le choix du cluster est encore a définir. Lemma integrera les travaux de these de A. Carabias afin d'ameliorer la précision des schémas convectifs. Cette tache sera réalisee d'ici M24.
Plan d'action IMFT pour M12-M24:
L'IMFT réalisera les points suivants:
Implicitation des termes source de modèles au second
ordre- DRSM
Implicitation des termes source de la modélisation
OES avec concept de viscosité turbulente tensorielle
Accélération de la convergence en substituant à
l'algorithme LU-SGS des approches de type GMRES
Optimisation MPI: temps de communication entre
processeurs (2 processeurs si possible)
Mid-term 18/48 Meeting, may 5, 2011:
Contribution de l'INRIA:
L'étude réalisée par Hubert Alcin (avec l'aide d'Olivier Allain et Alain Dervieux) durant sa première année de
thèse a abouti à une étude des méthodes
de grille e grossière en déflation et balancing [1,2,3].
Elle s'est poursuivie sur la mise au point de méthodes à
deux niveaux grossiers. Un niveau grossier global est construit comme dans
la prmière étude. Un niveau grossier est aussi défini
sur chaque sous-domaine [6,7].
Hubert Alcin s'est aussi attaqué à des
formulations de Schwarz avec conditions de Robin qui semblent prometteuses.
Hubert Alcin a commencé (avec Laurent Hascoet, Stephen Wornom) une
étude sur la différentiation de la plateforme compressible
AIRONUM en vue d'obtenir un état adjoint. A cet effet, on
a montré que l'introduction d'une fonctionnelle spéciale
permet d'obtenit directement l'état adjoint par simple
différentiation inverse (par usage du différentiateur TAPENADE).
Hubert Alcin a enfin participé avec Bruno Koobus et Alain Dervieux
à la spécification d'algorithmes
de déflation/balancing pour les équation de Navier-Stokes
de AIRONUM. Un premier prototype a été écrit dans AIRONUM
et testé sur le calcul du cas test TC1 de ECINADS, un écoulement
autour d'un cylindre à nombre de Reynolds 20 000
par un modèle VMS-LES [6,7]. Ce développement permettra
à terme la mise au point d'une boucle adaptative sur le
code parallèle AIRONUM.
Alexandre Carabias a commencé sa thèse en octobre 2010.
Depuis, il a mis au point un schéma advectif "volume fini
à reconstruction Hermitienne" précis a l'ordre 4.
Il a aussi mis au point un nouveau schéma d'odre 3 à 5
pour l'advection [4,5]. L'ordre trois est obtenu sur des maillages
non-structurés arbitraires et l'ordre cinq sur des maillages
suffisamment réguliers.
C'est ce schéma qui servira de base au travaux d'ECINADS
(Lemma, INRIA) sur les algorithmes adaptatifs en compressible et en
incompressible.
Anca Belme et Alain Dervieux ont formulé avec Frédéric
Alauzet une boucle adaptative pour l'adaptation adjoint en Navier-Stokes
instationnaire qui sera étendue au contexte parallèle
dans la suite de l'étude.
Anca Belme et Alain Dervieux ont formulé avec Frédéric
Alauzet et Adrien Loseille des estimations d'erreur avec adjoint en Navier-Stokes
qui seront utilisée dans la suite de l'étude.
Publications: [1-7]
Présentation de l'INRIA (5 mai 2011)
Contribution de Montpellier:
l'équipe de Montpellier a mis au point une nouvelle version
dynamique du modèle VMS-LES. Grace à une nouvelle formulation, ce modèle dynamique est d'un cout calcul marginal tout en produisant des prédicition de grande précision.
Elle participé à la définition des algorithmes de déflation et balancing [6,7] et a mis au point une version parallèle des algorithmes de déflation
et balancing dans la plateforme massivement parallèle AIRONUM.
Elle a participé à la restructuration de AIRONUM en vue de sa
différentiation et l'obtention d'un état adjoint.
Publications: [6,7]
Présentation de Montpellier2 (5 mai 2011)
Contribution de Lemma:
Lemma a aidé à la mise en place des travaux de Hubert Alcin durant sa première année de thèse. Elle a fourni un prototype de solveur pour grille grossière, et a participé à l'encadrement de H. Alcin.
Afin de réaliser des applications industrielles, certaines géométries ont été définies (modèle de pompe). Ces géométries présentent des difficultées importantes en terme de résolution numérique, en particulier lors de la mise en oeuvre de calcul parallèle. La mise en place d'un ILU(k) a permis des gains importants dans la résolution locale sur chaque sous-domaine. Cette partie a été réalisée par Lemma et l'INRIA (H. Alcin). Les calculs ont été réalisés sur le cluster de Lemma.
Lemma a intégré les travaux de stage de A. Carabias sur la renumérotation afin d'améliorer la vitesse de résolution du solveur linéaire NS incompressible.
Publications: [4,6,7]
Présentation de Lemma (5 mai 2011)
Contribution de l'IMFT:
L'IMFT a travaillé jusqu'à présent dans le cadre de la
sous-tache 3.2 qui concerne le préconditionnement de modèles de
turbulence complexes. Le travail effectué consiste en première
phase, en l'implémentation de modèles de turbulence de nouvelle
génération au sein du code NSMB, Navier-Stokes Multi_Block,
capables de capter l'anisotropie du tenseur des contraintes turbulentes normales
dans la région proche paroi. Ces développements concernent
l'approche Organised Eddy Simulation, OES (Braza et al, 2006, Bourguet et al, 2008).
En premier lieu, des préconditionnements basés sur une approche
de compressibilité artificielle ont été utilisés.
Des simulations numériques concernant des écoulements fortement
décollés autour de configurations cylindriques (e.g. cylindres
en tandem - configuration générique des mats de train d'
atterrissage) ainsi qu'autour d'un volet de plaque plane en incidence ont
été effectuées aux nombres de Reynolds
de 1,6 M à 2 M respectivement, en régime bas
subsonique (nombre de Mach de 0.1).
De plus, des simulations du
tremblement en régime transsonique autour d'un profil d'aile
supercritique, de type OAT15A ont été effectuées.
Nous examinons actuellement d'autres méthodes de préconditionnement
en synergie avec l'INRIA, adaptées aux nouveaux concepts de
modélisation de la turbulence basés sur la viscosité
tensorielle en OES, capables de renforcer la convergence à bas Mach,
dans le cadre de matrices d'inversion présentant des
propriétés de raideur ("stiffness") accrue.
En plus des aspects numériques et de modélisation, le
partenaire IMFT fournit au consortium une banque de données très
riche concernant le cas-test d'écoulement turbulent autour d'un
cylindre circulaire et d'un volet de plaque plane en incidence à
des nombres de Réynolds allant de 100,000 jusqu'à 200,000
avec "emphase" pour le nombre de Reynolds de 140,000.
Les mesures ont été réalisées à l'IMFT
par l'équipe "Interaction Fluide-Structure sous Turbulence", IFS2T ,
groupe EMT2/IMFT, en utilisant des méthodes optiques parmi les plus
performantes, telles que la PIV en trois composantes combinée à
la PIV rapide (Perrin et al, Exps. in Fluids, 2007) et la PIV-3D Tomographique .
L'IMFT mettra à disposition en phase ultérieure des
résultats issus de la modélisation OES sur le cas-test
du flottement aéroélastique, AGARD 445.6.
La thèse de Doctorat de F. Grossi fait partie de la
présente ANR.
Publications: [8,9]
Présentation de l'IMFT (5 mai 2011)
ECINADS SEMINAR, "Deflation-based scalable algorithms", Montpellier july 21-22 2011:
Presentations by :
- Guillaume Houzeaux, Barcelona Computing Center (E),
- Mariano Vazquez, Barcelona Computing Center (E),
- Hubert Alcin, INRIA-Sophia-Antipolis-Mediterranee (F).
- Bruno Koobus et Carine Moussaed, Montpellier2 (F)
slides en pdf
ECINADS MEETING, MONTH 28, Sophia-Antipolis,
april 2-3 2012:
Les progrès réalisés concernent
(a) du coté des algorithmes de résolution de systemes, l'étude de l'introduction d'une factorisation exacte issue de MUMPS, capable de résoudre en parallrèle par une méthode directe le problrème grossier (Montpellier2 et INRIA),
(b) du coté de la Différentiation Automatique le travail sur la différentiation d'un code complexe comprenant les deux nouveautés: langage F90 et librairie mpi. La nouveauté est que cela est globalement pris en compte par TAPENADE.
Une des difficultés rencontrées a été la gestion des allocations de variables.
La différentiation directe a été réalisée, validée et donne un code dérivé de
bonne efficacité (INRIA),
(c) l'application de l'adjoint a l'adaptation de maillage a été entreprise sur deux premieres plateformes, un en Navier-Stokes et LES, une autre en Euler avec une approximation a l'ordre trois (INRIA),
(d) l'introduction de modélisations nouvelles en OES/hybride (Toulouse)
et en VMS dynamique (Montpellier),
(e) la réalisation de cas tests (Toulouse,Montpellier,Lemma)
AGENDA:
May 2: WORKING GROUP.
May 3: PRESENTATIONS BY :
- M. Braza: contributions IMFT
- B. Koobus: slides en pdf
. Usage de MUMPS en déflation (coopération avec H. Alcin)
. Etat des lieux 3-niveau-AIRONUM
. Modele VMS dynamique (avec C. Moussaed et S. Wornom)
- H. Alcin:
. Différentiation Automatique de AIRONUM
. Mise en place d'une application basée sur l'adjoint: adaptation en LES
- A. Carabias: Schéma QV6 slides en pdf
- O. Allain: Application de la déflation et calculs LES.
- Discussion: Livraisons, Plan d'Action.
ECINADS MEETING, MONTH 40, Sophia-Antipolis,
7-8 novembre 2012:
Les progrès réalisés concernent :
(a) du coté des algorithmes de résolution de systemes, l'optimisation de l'emploi de MUMPS et des preconditionneurs en deflation et balancing (Montpellier2 et INRIA),
(b) du coté de la Différentiation Automatique la redaction d'un chapitre de these par Hubert Alcin sur la différentiation d'un code complexe comprenant les deux nouveautés: langage F90 et librairie mpi (INRIA),
(c) l'application de l'adjoint a l'adaptation de maillage en Navier-Stokes 3D et LES (INRIA),
(d) l'application de l'adjoint a l'adaptation de maillage avec une approximation a l'ordre trois (INRIA),
(e) la validation de modélisations nouvelles en OES/hybride (Toulouse)
et en VMS dynamique (Montpellier),
(f) la réalisation de cas tests (Toulouse, Montpellier, Lemma)
Soutenance de la premiere these ECINADS, par Hubert Alcin, le 5 decembre a Sophia.
Hubert a bien contribue a trois des quatre items principaux de ECINADS:
- Algorithme de deflation scalable.
- Differentiation Automatique d'un code parallele F90.
- Adaptation basee sur l'adjoint d'un modele LES.
AGENDA:
November 29: WORKING GROUP: Methodes 3-niveau.
November 30: MEETING: PRESENTATIONS BY :
- M. Braza: contributions IMFT
- B. Koobus:
. Usage de MUMPS en déflation (coopération avec H. Alcin)
. Etat des lieux 3-niveau-AIRONUM
. Modele VMS dynamique (avec C. Moussaed et S. Wornom)
- H. Alcin: Mise en place d'une application basée sur l'adjoint: adaptation en LES.
- A. Dervieux: Mise en place d'une application basée sur l'adjoint: adaptation en Euler au 3e ordre.
- O. Allain: Point sur les applications industrielles.
- Discussion: Livraisons, Plan d'Action.
ECINADS MEETING, MONTH 40, Sophia-Antipolis,
march 7-8 2013:
Ce meeting a permis notamment: :
- La préparation du poster pour les journées ANR des 17-18 avril
-La finalisation de l'abstract long "VMS- and OES-based hybrid simulations of
bluff body flow" commun à tous les partenaires qui sera présenté
en juin au congrès ERCOFTAC à Mykonos
- Les décisions avec les partenaires INRIA et LEMMA, concernant les actions
à mettre en oeuvre pour la fin de la thèse de Carine Moussaed.
Les progrès réalisés concernent :
(a) La réalisation d'une première série de cas tests
adaptatif par Hubert Alcin, cf. animation en haut de cette page web.
(b) La comparaison des modèles d'hybridation RANS/LES des équipes
de Montpellier, INRIA-Sophia et Toulouse pour les très
grands nombres de Reynolds. Une communication commune entre ces trois
équipes a été
soumise à l'ERCOFTAC Symposium on UNSTEADY SEPARATION IN FLUID-STRUCTURE
INTERACTION qui se tiendra à Mykonos, Grèce, 17-21 Juin 2013.
(c) Les travaux sur l'usage de la LES dynamique en combinaison avec
l'approche VMS, voire en association avec un modèle hybride RANS/LES
a été améliorée et testée.
Il en résulte un papier accepté à ICCFD qui doit se tenir
à Berlin (22-23 mai 2013): Dynamic variational multiscale LES of bluff body flows on
unstructured grids, par Carine Moussaed, Stephen Wornom, Bruno Koobus,
Maria-Vittoria Salvetti, et Alain Dervieux.
(d) Les travaux d'Alexandre Carabias sur le passage à l'ordre trois
de la chaine d'adaptation de maillage en CFD seront présentés
à l'EUROPEAN WORKSHOP on High Order Nonlinear Numerical Methods
for Evolutionary PDEs, Bordeaux, March 18-22, 2013.
(e) La finalisation par Lemma de la liste de cas test industriels, D7.1b.
(f) La réalisation par Lemma de nouveaux tests avec le solveur multi-niveau.
Le plan de travail pour la suite:
(a) Suite de l'étude de la LES en adaptatif.
(b) IMFT will produce final results obtained for large-sccale simulations with the most successful methods used to draw final conclusions and lessons learned.
(c) Préparation par les trois partenaires concernes de la communication à Mykonos.
(d) Fin de l'étude par Carine Moussaed de la LES dynamique et rétude
et rédaction notamment pour sa thèse à soutenir en septembre 2013.
Carine Moussaed met en oeuvre d'une part des simulations parallèles
d'écoulements autour d'un cylindre carré à Rey=175000 pour
différents angles d'incidence en VMS-LES dynamique
et non dynamique, citons aussi les actions suivantes :
-mise en oeuvre sur plateforme de calcul parallèle du cas test du cylindre circulaire à Rey=1M avec une approche hybride RANS/VMS-LES dyn. et non dynamique.
-évaluation des performances de l'algorithme 2-niveaux pour le cas du cylindre circulaire à Rey=1M en modèle hybride sur un maillage fin (4M noeuds),
-mise en oeuvre informatique et évaluation des performances de l'algorithme de déflation 3-niveaux,
-rédaction d'un papier pour journal sur les effets des modèles de sous-grille dynamique dans l'approche VMS-LES
(e) Fin de l'étude de l'extension à l'ordre trois par Alexandre Carabias et rédaction. Alexandre
Carabias va soutenir en novembre 2013.
NEW: ECINADS MEETING, MONTH 42, Sophia-Antipolis,
july 17-18 2013:
Ce meeting a permis notamment:
(a) Un bilan des avancées, notamment
- un papier commun IMFT-I3M-INRIA à la conférence ERCOFTAC de Mykonos portant sur la modélisation d'écoulements à
grands nombres de Reynolds.
- des calculs en déflation pour des géométries de 23 M de cellules sur 2000 processeurs avec
une accélération en CPU d'un facteur 2.5 (voir la livraison récente D2.2a).
(b) La mise à jour du site web:
- Ajout de deux livraisons :
D2.2a: "Algorithmes de Schwarz multi-niveau pour des applications au modèle de Navier-Stokes compressible"(july 2013).
D6.2c "Impact of dynamic SGS models in variational multiscale LES on unstructured grids : application to bluff body flows"(july 2013)
- Mise à jour des publications (voir les refs [23] à [27]).
(c) Une séance de travail sur un nouveau schéma hybride RANS/LES.
Plan de travail pour la suite:
(a') Une deuxième version du papier commun IMFT-I3M-INRIA est en cours de finition.
(b') Mise au point d'un article sur le nouveau modèle hybride RANS-LES.
(c') Mise au point d'un article sur l'adaptation anisotrope à l'ordre trois.
(d') Dernière ligne droite pour les thèses de Carine Moussaed
(modèles dynamiques, modèles hybrides) et
Alexandre Carabias (approximations d'ordre trois et adaptation).
Scientific communications (updated : 03/13/2013)
Updated july 17, 2013.