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Méthodes numériques d’ordre élevé et portabilité de performance CPU/GPU des logiciels de simulation

MEGEP (Mécanique, Energétique, Génie civil & Procédés)

Lien Youtube :

https://youtube.com/live/E3qn5ynxmSY?feature=share

Les solvers de mécanique des fluides numérique (CFD) haute-fidélité mobilisent des puissances de calcul conséquentes, et doivent pouvoir exploiter efficacement les systèmes de calcul haute performance (HPC) massivement parallèles. Avec l’évolution rapide des architectures HPC et en particulier la montée en puissance des systèmes accélérés par GPU, ces solvers et leurs algorithmes doivent en permanence être maintenus et améliorés pour rester en adéquation avec l’état de l’art des technologies. Dans ce contexte, développer et maintenir des solvers portables sur toutes les architectures HPC disponibles sans dégrader la performance est devenu un défi considérable. Cette thèse se concentre sur les méthodes d’ordre élevé discontinues, et étudie comment les techniques et bibliothèques logicielles modernes peuvent être utilisées pour développer de manière soutenable des solvers performants et portables. Dans cette optique, un nouveau solver basé sur la méthode Différences Spectrales (SD) pour les équations de Navier-Stokes a été développé pour l’occasion et les différentes stratégies d’implémentation utilisées sont décrites. Le code est testé sur de nombreuses architectures HPC, et une analyse détaillée de sa performance, portabilité et scalabilité est proposée. L’utilisation de techniques d’adaptation hp est aussi explorée afin de pouvoir mieux concentrer la puissance de calcul sur les régions d’intérêt, et donc réduire le coût de calcul. Enfin, une approche alternative est considérée pour l’extension diffusive de la méthode SD, améliorant la stabilité numérique et permettant des stratégies d’implémentation plus efficaces.

Jury

M. Guillaume HOUZEAUX	Barcelona Supercomputing Center	Rapporteur
M. Vincent MOUREAU	CORIA	Rapporteur
Mme Susanne CLAUS	ONERA	Examinatrice
M. Bruno DESPRES	Sorbonne Université	Examinateur
M. Pascal TREMBLIN	CEA Paris-Saclay	Examinateur
M. Guillaume DAVILLER	CERFACS / INP Toulouse	Directeur de thèse
M. Gabriel STAFFELBACH	ONERA	Invité
M. Pierre KESTENER	CEA DAM DIF	Invité