HYDROGEOLOGIE

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

• Introduction
• Modèles de programmation sur une grille de calcul
• Application en hydrogéologie
• Conclusion

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Couplage de code
Ecoulement
Transport
Mécanique
Chimie
Thermique
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Caractéristiques

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

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Exemple insertion deau salée
écoulement pression et vitesse liées à la
concentration de sel
transport concentration de sel liée à la vitesse
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Grille de calcul
LAN
SAN
Homogeneous cluster
WAN
SAN
Supercomputer
Homogeneous cluster
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Couches logicielles dune grille
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Support de lexécutif

• Réseaux hétérogènes
• Machines hétérogènes et structure dynamique
• Plusieurs modèles de programmation
• Parallélisme et distribution

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Applications en hydrogéologie

• Couplage de phénomènes physiques
• Un code un phénomène physique
• Codes parallèles
• Intrusion deau salée
• Transport réactif
• Milieux fracturés
• Projet Hydrogrid, de lACI-GRID

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Programmation dune grille de calcul

• Introduction
• Couplage et distribution de composants logiciels
• Composants logiciels en hydrogéologie
• Conclusion

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Les composants logiciels

• Unité logique indépendante
• Unité de déploiement
• Interfaces spécifiées

facette
réceptacle
FOURNI
REQUIS
puits dévènement
attributs
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Assemblage de composants
I1
I1
component C1 uses I1 component C2
provides I1
C2
C1
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Composants et grilles de calcul

• Code modulaire
• Distribution des composants
• Modèle de composant CORBA
• Modèle de composant parallèle GridCCM

Un composant par grappe
Ecoulement
Mécanique
Homogeneous cluster
Transport
Homogeneous cluster
Thermique
Chimie
Homogeneous cluster
Homogeneous cluster
Homogeneous cluster
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Composants parallèles

• Redistribution des données

• Flux de communications parallèles

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Hydrogéologie et grilles de calcul

• Introduction
• Couplage et distribution de composants logiciels
• Composants logiciels en hydrogéologie
• Conclusion

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Composants et hydrogéologie
un code un composant logiciel
Couplage numérique distribution des composants
Composants parallèles
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Intrusion deau 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)
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Intrusion deau salée
Ecoulement
Transport
t 0
t ?t
(schéma itératif à chaque pas de temps )
temps
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Intrusion deau salée
composant Contrôleur
(scalaires)
(scalaires)
vitesse
composant Transport
composant Ecoulement
concentration
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Transport réactif en milieu poreux
Réactions en solution
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Transport réactif
N espèces
(schéma itératif à chaque pas de temps)
22
Transport réactif
composant Contrôleur
composant Transport
composant Transport
composant Transport
composant Transport
composant Chimie
composant Transport (i)
i espèce
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Réseau de fractures
Très grand nombre de fractures Méthode de
sous-domaines
24
Réseau de fractures
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
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Couplage de composants
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Composant écoulement

• Calcul de la densité
• Calcul de la matrice et du second membre
• Résolution du système linéaire
• Calcul de la vitesse
• Composant parallèle

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

• Résolution des systèmes linéaires

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Composant écoulement
Ordre du système O(n)
Améliorer les performances ? 3D ?
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Composant transport

• Convection calcul explicite et limiteur
• Dispersion calcul de la matrice et du second
  membre
• Résolution du système linéaire
• Composant parallèle

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Composant chimie

• Équilibre chimique en chaque point du maillage
• Parallélisme trivial
• Équilibrage de charge ?

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Distribution des données Eau salée
écoulement-transport

• Partitions identiques ou différentes

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Distribution des donnéestransport-chimie

• Un composant transport par espèce avec partition
  du maillage
• Un composant chimie avec plusieurs espèces par
  points

transport
transport
chimie
transport
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Distribution des donnéesréseau de fractures

• Un composant écoulement par fracture avec
  partition de maillage
• Structure locale à la fracture / structure
  globale du réseau

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Conclusion et perspectives

• 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