Enhancing performance and scalability of data transfer across sliding grid interfaces for time-accurate unsteady simulations of multistage turbomachinery flows

Ganine, Vlad; Amirante, Dario; Hills, Nicholas J.

doi:10.1016/j.compfluid.2015.03.030

Cited by 8 publications

(10 citation statements)

References 29 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Unsteady computations require sliding planes to account for the relative movement between rotor and stator. In Hydra, these were implemented following the method of Blades et al [ 15 , 26 ]. A layer of halo nodes on each side of the interface form a one cell overlap with the adjacent zone.…”

Section: Hydra Solversmentioning

confidence: 99%

“…It is also necessary to consider the processing of the data at the interfaces and the impact that the updating strategy has on the convergence of each single domain. Ganine et al [ 15 ] illustrated this scenario for an unsteady simulation involving two zones in a turbine stage: in their example, a performance improvement in the coupled simulation was achieved by dedicating a set of intermediary processors to exclusively perform the search and interpolation operations needed to exchange across the moving interface. The benefit here stems from the fact that the interpolation can be evenly distributed among the coupling processors, while some of these operations can be overlapped with the work carried out at the same time by the two solvers [ 15 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…In this paper, we describe a coupling architecture that combines the decentralised model of Larson et al [ 11 ] with the client-server scheme of Ganine et al [ 15 ]. The aim is to build a unified framework able to preserve the modular flexibility of the former and the performance of the latter.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

A Coupling Framework for Multi-Domain Modelling and Multi-Physics Simulations

Amirante

Ganine

Hills

et al. 2021

Entropy

View full text Add to dashboard Cite

This paper describes a coupling framework for parallel execution of different solvers for multi-physics and multi-domain simulations with an arbitrary number of adjacent zones connected by different physical or overlapping interfaces. The coupling architecture is based on the execution of several instances of the same coupling code and relies on the use of smart edges (i.e., separate processes) dedicated to managing the exchange of information between two adjacent regions. The collection of solvers and coupling sessions forms a flexible and modular system, where the data exchange is handled by independent servers that are dedicated to a single interface connecting two solvers’ sessions. Accuracy and performance of the strategy is considered for turbomachinery applications involving Conjugate Heat Transfer (CHT) analysis and Sliding Plane (SP) interfaces.

show abstract

Section: Hydra Solversmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

A Coupling Framework for Multi-Domain Modelling and Multi-Physics Simulations

Amirante

Ganine

Hills

et al. 2021

Entropy

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…These are namely the sliding interface method (e.g. [9][10][11]) and the overset grid method. The principle of the overset grid method consists in the discretization of the flow on di↵erent meshes, that are coupled over a common geometrical zone so as to allow the proper exchange of the necessary information.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Numerical analysis of a high-order unstructured overset grid method for compressible LES of turbomachinery

Laborderie

Duchaine

Gicquel

et al. 2018

Journal of Computational Physics

View full text Add to dashboard Cite

Large-Eddy Simulation (LES) is recognized as a promising method for highfidelity flow predictions in turbomachinery applications. The presented approach consists of the coupling of several instances of the same LES unstructured solver through an overset grid method. A high-order interpolation, implemented within this coupling method, is introduced and evaluated on several test cases. It is shown to be third order accurate, to preserve the accuracy of various second and third order convective schemes and to ensure the continuity of di↵usive fluxes and subgrid scale tensors even in detrimental interface configurations. In this analysis, three types of spurious waves generated at the interface are identified. They are significantly reduced by the high-order interpolation at the interface. The latter having the same cost as the original lower order method, the high-order overset grid method appears as a promising alternative to be used in all the applications.

show abstract

“…For unsteady simulations, the sliding interface technique [158][159][160] is used which is a special type of overset grids [161]. Its parallelization is based on the OPlus library [162,163], section 2.7.…”

Section: Sliding Interfacementioning

confidence: 99%

Unsteady discrete adjoint method formulated in the time - domain for shape optimization in turbomachinery

Ntanakas¹

View full text Add to dashboard Cite

Η διδακτορική διατριβή πραγματεύεται τη μαθηματική διατύπωση, επίλυση, προγραμματισμό και πιστοποίηση της μη-μόνιμης διακριτής συζυγούς μεθόδου με διατύπωση στο πεδίο του χρόνου για τον υπολογισμό πρώτης τάξης παραγώγων αντικειμενικών συναρτήσεων ως προς τις μεταβλητές σχεδιασμού σε προβλήματα αεροδυναμικής και τη χρήση τους σε αλγορίθμους βελτιστοποίησης. Η μέθοδος εφαρμόζεται για την υπο περιορισμούς βελτιστοποίηση σχήματος τριδιάστατων, πολυβάθμιων διατάξεων στροβιλομηχανών σε μεταβατικές και περιοδικές ροές.Οι μη-μόνιμες συζυγείς εξισώσεις διατυπώνονται για αντικειμενική συνάρτηση που έχει τη μορφή ολοκληρώματος σε επιλεγμένο χρονικό διάστημα. Για την επίλυση των μη-μόνιμων εξισώσεων χρησιμοποιείται η τεχνική του διπλού χρονικού βήματος καθώς και ένα επαναληπτικό σχήμα, το οποίο είναι συζυγές της μεθόδου Runge-Kutta 5 βηµάτων, η οποία επιστρατεύεται για τη σύγκλιση των εξισώσεων ροής, και προκύπτει από διαφόριση "με το χέρι". Το σχήμα διατυπώνεται έτσι ώστε να διασφαλίσει σύγκλιση ίδιου ρυθμού με αυτόν του μη-μόνιμου Reynolds-Averaged Navier-Stokes επιλύτη.Για τον υπολογισμό επιλεγμένων διαφορικών όρων των συζυγών εξισώσεων χρησιμοποιείται η τεχνική της Αυτόματης Διαφόρισης (ΑΔ). Η χρήση της περιορίζεται σε προγραμματιστικές διαδικασίες "χαμηλού επιπέδου" και συνδυάζεται με τη διαφόριση "με το χέρι" με στόχο την υψηλή απόδοση του συζυγούς επιλύτη.Για τη σύζευξη διαδοχικών πτερυγώσεων χρησιμοποιείται η μέθοδος της διεπιφάνειας ολίσθησης στον συζυγή επιλύτη, αντικαθιστώντας τη μέθοδο της διεπιφάνειας ανάμιξης που εμφανίζεται στους μόνιμους υπολογισμούς. Ως αφετηρία λαμβάνεται η εφαρμογή της τεχνικής στο μη-μόνιμο επιλύτη ροής όπου τα πλέγματα διαδοχικών πτερυγώσεων έχουν επικάλυψη ενός κελιού μεταξύ τους. Για να διατηρηθεί η αντίστροφη ροή πληροφορίας στο συζυγή επιλύτη, η ΑΔ συνδυάζεται με προγραμματισμό "με το χέρι" για την υλοποίηση της μεθόδου.Ο επιλύτης χρησιμοποιεί χώρο σε SSD δίσκους αντί της μνήμης RAM για την αποθήκευση και την ανάκτηση των πεδίων ροής ανά χρονικό βήμα κατά την εκτέλεσή του. Έτσι, αποφεύγονται οι περιορισμοί της κατ' αναλογία μικρής σε χωρητικότητα μνήμης RAM χωρίς σημαντική χρονική επιβάρυνση. Η επιπλέον μείωση του χρόνου εκτέλεσης και του απαιτούμενου αποθηκευτικού χώρου πραγματοποιείται με την εφαρμογή της μεθόδου χρονικής αραίωσης.Οι παράγωγοι υπολογίζονται με τη συζυγή μέθοδο με στόχο τη χρήση τους σε κύκλο βελτιστοποίησης. Στην περίπτωση ύπαρξης περιορισμών ισότητας, η συνιστώσα της παραγώγου της αντικειμενικής συνάρτησης ως προς τις παραγώγους των περιορισμών υπολογίζεται και χρησιμοποιείται με τη μέθοδο της καθόδου κατά την προβεβλημένη παράγωγο για την ανανέωση των μεταβλητών σχεδιασμού και, άρα, της γεωμετρίας. Αν δεν υπάρχουν περιορισμοί, χρησιμοποιείται η μέθοδος της απότομης καθόδου.Το αναπτυχθέν λογισμικό εφαρμόζεται για τη βελτιστοποίηση σχήματος πτερυγίων τριδιάστατων, πολυβάθμιων διατάξεων στροβιλομηχανών για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία. Οι περιπτώσεις εφαρμογής περιλαμβάνουν μία σταθερή πτερύγωση στροβίλου (μεταβατική ροή), μια βαθμίθα στροβίλου (περιοδική ροή) και μια διάταξη συμπιεστή 1,5 βαθμίδας (περιοδική ροή). Οι υπολογιζόμενες παράγωγοι μέσω της συζυγούς μεθόδου πιστοποιούνται συγκρίνοντας τις με τις παραγώγους που προκύπτουν από τη χρήση πεπερασμένων διαφορών και, στη συνέχεια, χρησιμοποιούνται σε σενάρια βελτιστοποίησης με και χωρίς περιορισμούς.Η διδακτορική διατριβή εκπονήθηκε στο πλαίσιο του ITN AboutFlow το οποίο χρηματοδοτήθηκε από το Seventh Framework Programme της Ευρωπαϊκής Ένωσης με τη Συμφωνία Επιχορήγησης Νο. 317006.

show abstract

Enhancing performance and scalability of data transfer across sliding grid interfaces for time-accurate unsteady simulations of multistage turbomachinery flows

Cited by 8 publications

References 29 publications

A Coupling Framework for Multi-Domain Modelling and Multi-Physics Simulations

A Coupling Framework for Multi-Domain Modelling and Multi-Physics Simulations

Numerical analysis of a high-order unstructured overset grid method for compressible LES of turbomachinery

Unsteady discrete adjoint method formulated in the time - domain for shape optimization in turbomachinery

Contact Info

Product

Resources

About