HYDROGEOLOGIE COUPLAGE DE CODES

1. HYDROGEOLOGIE COUPLAGE DE CODES J. Erhel – INRIA / RENNES É. Canot - INRIA / RENNES A. Ribes – INRIA / Rennes Chaire UNESCO - Calcul numérique intensif TUNIS - Mars 2004

2. Introduction Modèles de programmation sur une grille de calcul Application en hydrogéologie Conclusion Plan

3. Couplage de code Ecoulement Transport Mécanique Chimie Thermique

4. Echange de données Volumes importants et échanges assez fréquents Temps de calcul et espace mémoire Simulations 3D, calcul transitoire, systèmes linéaires creux Caractéristiques

5. Exemple : insertion d’eau salée écoulement pression et vitesse liées à la concentration de sel transport concentration de sel liée à la vitesse

6. Grille de calcul Visualisation LAN SAN Homogeneous cluster WAN SAN Supercomputer Homogeneous cluster

7. Couches logicielles d’une grille

8. Réseaux hétérogènes Machines hétérogènes et structure dynamique Plusieurs modèles de programmation Parallélisme et distribution Support de l’exécutif

9. Couplage de phénomènes physiques Un code = un phénomène physique Codes parallèles Intrusion d’eau salée Transport réactif Milieux fracturés Projet Hydrogrid, de l’ACI-GRID Applications en hydrogéologie

10. Introduction Couplage et distribution de composants logiciels Composants logiciels en hydrogéologie Conclusion Programmation d’une grille de calcul

11. Unité logique indépendante Unité de déploiement Interfaces spécifiées Les composants logiciels facette réceptacle FOURNI REQUIS puits d’évènement attributs

12. Assemblage de composants I1 C2 C1 connect_I1(C1,C2) I1 I1 component C1 : uses I1 component C2 : provides I1 C2 C1

13. Code modulaire Distribution des composants Modèle de composant CORBA Modèle de composant parallèle GridCCM Composants et grilles de calcul Un composant par grappe Ecoulement Mécanique Homogeneous cluster Transport Homogeneous cluster Thermique Chimie Homogeneous cluster Homogeneous cluster Homogeneous cluster

14. Redistribution des données Composants parallèles • Flux de communications parallèles

15. Introduction Couplage et distribution de composants logiciels Composants logiciels en hydrogéologie Conclusion Hydrogéologie et grilles de calcul

16. Composants et hydrogéologie un code = un composant logiciel Couplage numérique = distribution des composants Composants parallèles

17. Intrusion d’eau salée Écoulement : vitesse et pression fonction de la densité Densité fonction de la concentration en sel Transport du sel par convection (vitesse) et diffusion-dispersion (vitesse)

18. Intrusion d’eau salée contrôleur Transport Ecoulement t = 0 t = Δt (schéma itératif à chaque pas de temps ) temps

19. Intrusion d’eau salée composant Contrôleur (scalaires) (scalaires) vitesse composant Transport composant Ecoulement concentration

20. Transport réactif en milieu poreux Echange liquide-gaz Relargage u Dissolution Convection u Dispersion Sorption Précipitation Biologie Réactions en solution

21. Transport réactif Transp. 1 Transp. 2 Chimie ... ... t = 0 t = Δt contrôleur temps N espèces (schéma itératif à chaque pas de temps)

22. Transport réactif concentration(i) composant Contrôleur composant Transport composant Transport composant Transport composant Transport composant Chimie composant Transport (i) i : espèce

23. Réseau de fractures Très grand nombre de fractures Méthode de sous-domaines

24. Réseau de fractures vitesse pression composant Contrôleur composant Ecoulement fracture(i) composant Ecoulement fracture(i) composant Ecoulement fracture(i) composant Ecoulement fracture(i) composant Ecoulement fracture(i) composant Ecoulement fracture(i) composant Ecoulement fracture (i) composant réseau de liens i : fracture

25. Couplage de composants composant Chimie composant Ecoulement composant Transport Eau salée Transport réactif Réseau de fractures

26. Calcul de la densité Calcul de la matrice et du second membre Résolution du système linéaire Calcul de la vitesse Composant parallèle Composant écoulement

27. Composant écoulement Calcul des matrices : METIS Minimiser les interfaces et équilibrer les tâches proc #0 proc #1 proc #2

28. Résolution des systèmes linéaires Composant écoulement

29. Composant écoulement Ordre du système = O(n) Améliorer les performances ? 3D ?

30. Convection : calcul explicite et limiteur Dispersion : calcul de la matrice et du second membre Résolution du système linéaire Composant parallèle Composant transport

31. Équilibre chimique en chaque point du maillage Parallélisme trivial Équilibrage de charge ? Composant chimie

32. Partitions identiques ou différentes Distribution des données Eau salée : écoulement-transport

33. Un composant transport par espèce avec partition du maillage Un composant chimie avec plusieurs espèces par points Distribution des donnéestransport-chimie transport chimie transport transport

34. Un composant écoulement par fracture avec partition de maillage Structure locale à la fracture / structure globale du réseau Distribution des donnéesréseau de fractures

35. Composants logiciels adaptés au couplage multi-physique Distribution de composants indépendants Parallélisation des composants par METIS et MUMPS Améliorer les performances Développer les composants avec Corba et GridCCM Simulations 3D Conclusion et perspectives