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Une méthode plus robuste pour la résolution des systèmes chimiques Projet ANR SOLSTICE

Une méthode plus robuste pour la résolution des systèmes chimiques Projet ANR SOLSTICE. Objectifs et choix de la méthode Développement de la maquette Validation des résultats Performances. Objectifs et choix de la méthode.

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Une méthode plus robuste pour la résolution des systèmes chimiques Projet ANR SOLSTICE

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  1. Une méthode plus robuste pour la résolution des systèmes chimiquesProjet ANR SOLSTICE Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  2. Objectifs et choix de la méthode • Développement de la maquette • Validation des résultats • Performances Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  3. Objectifs et choix de la méthode • Améliorations scientifiques de la résolution des problèmes de chimie-transport  Problèmes de conservation de la masse • Amélioration des performances sur les calculateurs haute performances (notamment architectures massivement parallèles) • Meilleure lisibilité des codes Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  4. Objectifs et choix de la méthode Schéma de principe de la résolution du problème de chimie transport dans Mocage Calcul des termes de destruction et production des espèces chimiques Evolution temporelle des espèces (Schéma semi implicite linéarisé) Conservation de la masse … Transport semi lagrangien Boucle temporelle 1) Schéma semi implicite non conservatif  mécanisme de conservation de la masse par « familles » d’espèces chimiques . Difficile à mettre en œuvre pour des espèces chimiques appartenant à plusieurs familles . Aspect « bricolage » de la méthode. 2) Pas de temps très court pour la chimie par rapport au transport. Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  5. Objectifs et choix de la méthode Choix d’une méthode qui soit conservative et qui permette d’utiliser des pas de temps plus longs Méthode retenue : Schéma semi implicite symétrique Cas général : N espèces chimiques J1 à JN I réactions du type : Evolution des concentrations des espèces : Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  6. Objectifs et choix de la méthode Discrétisation : Soit : Système linéaire à résoudre !!! Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  7. Objectifs et choix de la méthode Généralisation aux I réactions pour les N espèces M : Matrice carrée Nb esp * Nb esp , relativement creuse Ct : Vecteur des concentrations des espèces au temps t Ct+1 : Vecteur des concentrations des espèces au temps t+1 Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  8. Développement de la maquette Description de la maquette à 2 dimensions: Dimension de la grille : Nlat=21 Nlon=63 21 espèces, 60 réactions , niveau 50hPa, T=230K: O(1d), O(3p),O3 N, NO, NO2, NO3, N2O5, HO2NO2, HNO3 H, OH, HO2, H2O2, H2, H2O CH4, CH2O, CH3,CH3O,CO + Conservation des espèces (familles) Ox= O(1d) + O(3p) + O3 HOx = H + OH + HO2 + 2 H2O2 NOx = NO + NO2 NOy = N + NO + NO2 + NO3 + 2 N2O5 Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  9. Développement de la maquette . Simulation du cycle diurne par une rotation solide sur 24 h . Advection Nord-Sud par dépression/anticyclone (schéma différences finies en divergence de flux) Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  10. Développement de la maquette Structure de la matrice Densité  25% Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  11. Validation des résultats Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  12. Validation des résultats Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  13. Performances • Tests actuels sur le pas de temps : . Schéma semi implicite linéarisé dans la maquette : environ 4 minutes . Schéma semi implicite symétrique stable pour dt=15 minutes.  Gain de temps évident • Utilisation de routines de résolution de systèmes linéaires optimisées(bibliothèque Lapack)  Simplicité et portabilité • Résolution indépendante du point de grille  Parallélisation efficace • Routine de remplissage de la matrice compacte, lisible et intuitive  Peu de sources d’erreur Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

  14. Performances Les pistes d’amélioration du moment … • Temps passé dans le remplissage de la matrice > Temps de résolution du système linéaire !!!  Problème d’adressage indirect lors du remplissage de la matrice • Différentes méthodes de parallélisation à tester Atelier ADOMOCA 21-22 Nov 2007 Hervé Le Berre & Daniel Cariolle

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