OBIETTIVO OBIETTIVO FLUENTFLUENTOBIETTIVO OBIETTIVO FLUENTFLUENT

SEMINARIO PER L’UTILIZZO OTTIMALESEMINARIO PER L’UTILIZZO OTTIMALE DI FLUENT NELL’AMBIENTE DI FLUENT NELL’AMBIENTE

DELLA GRIGLIA COMPUTAZIONALE DELLA GRIGLIA COMPUTAZIONALE ENEA.ITENEA.IT

Dott. Roccetti PaoloDott. Roccetti Paolo

Fluent nasce con l’esigenza di valutare il campo termo-fluidodinamico associato a flussi in geometrie complesse.

All’interno del codice sono implementati diversi modelli che permettono di affrontare problematiche inerenti:

- flussi stazionari e transitori;- il trasferimento di calore per convezione e/o irraggiamento;- flussi periodici;- flussi in rotazione e con componenti elicoidali;- flussi compressibili ed incompressibili;- flussi non viscosi;- flussi laminari e turbolenti;- il trasporto delle specie chimiche e flussi reattivi;- modelli per la formazione di inquinanti;- modelli per il cambiamento di fase;- flussi multifase;- flussi in regioni in movimento relativo;- flussi in geometrie variabili (griglie dinamiche);

INTRODUCTION

The following synthetizes the characterization of the burner “WS Rekumat C-150 B”, based on flameless combustion technology. This burner (40 kW), installed in the ENEA experimental facility M.C.D. (Mild Combustion Demonstrator, fig.1 is designed in order to operate either in conventional flame or in diluted combustion. Some 3-D reactive Navier-Stokes simulations, by means of the the FLUENTTM code, have been performed. Experimental data were also collected and comparisons have been done between numerical simulations and experiments. Two different modelling approaches have been applied in the simulations. One based on the P.D.F. (Probability Density Functions) approach – equilibrium assumption and the other one based on eddy-dissipation (EDC) – one step finite kinetics approach. We simulated three working conditions for the burner: the most important parameter is Tref that is a reference temperature in the burner, a sort of mean temperature. So we performed three simulations, with Tref=950°C, Tref=1050°C and Tref=1150°C. Fig.2 shows the geometry setup.

HOW DO I SIMULATE A MILD COMBUSTOR BURNER 

Dr. G.Calchetti – Eng. M.Rufoloni

 

 

 

Tref = 1050°C.

The results of the simulations at 1050°C are in qualitative agreement with those of the case at 950°C. In this physical situation, the higher process temperature reduces the ignition delay. From the examination of the results, shown in fig.6,7,8 it can be seen that still in this case the M.&H. – 1 step model gives a better prediction of the temperature field.

HOW DO I SIMULATE A PREMIXED COMBUSTORDr. G.Calchetti; Eng. M.Rufoloni

 The following describes a series of FLUENTTM simulations of the thermofluidynamic behavior of a KTITM burner (Kinetics Thecnology International) Model KT 80-80 (fig.1,2) and qualitative comparisons with some experimental data. The objective is the evaluation of the predictive behavior of the FLUENTTM (V.5.3) implementation of the Zimont premixed combustion model.

Combustion Chamber

Burner Head

 We first performed a cold (non-reactive) simulation, in order to calculate the mixing of the reacting species (AIR+METHANE) on the whole Geometry (Burner + combustion chamber), using a compressible model. This because the FLUENT Zimont model works only for perfectly premixed mixtures. In fig.3 is shown the CH4 mass fraction contours. At the combustion chamber inlet we have a perfectly premixed mixture.

Picture of the combustion chamber inlet zone.

Temperature contours

CH4 mass fraction contours

CONCLUSIONS The present work represents the first application of the FLUENT implementation of the Zimont premixed combustion model in ENEA.The results obtained by such model was encouraging: we found a good qualitative description of the combustion zone.

La simulazione riguarda il primo stadio di una turbina assiale di alta pressione, utilizzata in “high bypass ratio engine”, realizzata nel Lewis Reserch Center della NASA.

Applicazione di modelli avanzati di turbolenza LES allo studio numerico di uno stadio di turbina assiale a gas

Dott. Roccetti Paolo

Stator blade temperature contours

Near stator hub path lines

VORTEX SHEDDING

Velocity Vectors released behind the Stator trailing edge

L’AMBIENTE E LE RISORSE ENEAL’AMBIENTE E LE RISORSE ENEA

LA SOTTOMISSIONE CON ‘LSF’LA SOTTOMISSIONE CON ‘LSF’

L’interfaccia per l’utente:L’interfaccia per l’utente:

…………le funzionalità:le funzionalità:

Principali funzionalità di LSF:

• Richiesta di una risorsa di calcoloRichiesta di una risorsa di calcolo– Per piattaforma/modelloPer piattaforma/modello– SpecificaSpecifica (Modalità che sarà ridotta al minimo) (Modalità che sarà ridotta al minimo)

• Richiesta di un software commerciale specificoRichiesta di un software commerciale specifico– Completamente automaticoCompletamente automatico– Per casi speciali è previsto specificare il calcolatorePer casi speciali è previsto specificare il calcolatore

• Sottomissione di programmi utenteSottomissione di programmi utente– Specificare modello/piattaforma e codaSpecificare modello/piattaforma e coda

• Sottomissione di codici (Abaqus, Fluent…’Utente’)Sottomissione di codici (Abaqus, Fluent…’Utente’)– Interfacce specifiche sviluppate con l’utenzaInterfacce specifiche sviluppate con l’utenza

• Funzioni di monitoring sia del sistema che dei job, Funzioni di monitoring sia del sistema che dei job, Help, Edit Help, Edit

Gestione generale di una specifica richiesta al sistema

InterfacciaGrafica

(RICHIESTA)

Cluster Cluster ConfiguratioConfiguratio

nn(STATICO)(STATICO)

Stato delle Risorse

(TEMPO REALE)

Politica delle code

(STATICO)•Accoda la richiesta

•Assegna la risorsa

•Lancia il comando sul calcolatore selezionato

File Server

Data Base Server

Client AFS

Cache locale

AFS

LSF

•Risolve la piattaforma•Verifica i diritti di accesso•Mantiene la coerenza dei dati

L’ottimizzazione dell’interfaccia per L’ottimizzazione dell’interfaccia per GAMBIT & FLUENTGAMBIT & FLUENT

Il telnet, i software e…..Il telnet, i software e…..

- Options:- Options:

Per il GAMBIT apparePer il GAMBIT appareuna semplice schermatauna semplice schermatain cui è possibile selezionarein cui è possibile selezionaredue tipi di opzioni:due tipi di opzioni:

LSF Options:LSF Options:

-o nomefile.%J file per l’output;-o nomefile.%J file per l’output;-w “done(Xidjob)”: fa iniziare il jobw “done(Xidjob)”: fa iniziare il job quando finisce il job X;quando finisce il job X;-u e-mail Yutente: spedisce l’outputu e-mail Yutente: spedisce l’output all’utente Y (si può usare invece di –o);all’utente Y (si può usare invece di –o);-B begintime: fa partire il job all’orario B begintime: fa partire il job all’orario prescelto compatibilmente con i nodi eprescelto compatibilmente con i nodi e le licenze disponibili;le licenze disponibili;-E command: esegue un comando prima diE command: esegue un comando prima di sottomettere il job;sottomettere il job;

LSF Options:LSF Options:

-o nomefile.%J file per l’output;-o nomefile.%J file per l’output;-w “done(Xidjob)”: fa iniziare il jobw “done(Xidjob)”: fa iniziare il job quando finisce il job X;quando finisce il job X;-u e-mail Yutente: spedisce l’outputu e-mail Yutente: spedisce l’output all’utente Y (si può usare invece di –o);all’utente Y (si può usare invece di –o);-b begintime: fa partire il job all’orario b begintime: fa partire il job all’orario prescelto compatibilmente con i nodi eprescelto compatibilmente con i nodi e le licenze disponibili;le licenze disponibili;-E command: esegue un comando prima diE command: esegue un comando prima di sottomettere il job;sottomettere il job;

Per FLUENT la schermataPer FLUENT la schermataè leggermente più complessa;è leggermente più complessa;anche qui ritroviamo leanche qui ritroviamo le opzioni come in precedenza:opzioni come in precedenza:

- Options:- Options:

FLUENT version:FLUENT version:2d, 2ddp, 3d, 3ddp2d, 2ddp, 3d, 3ddp

Il file di input Il file di input per il BATCHper il BATCH

Il numero di processori Il numero di processori

Il tipo di piattaformaIl tipo di piattaforma(solo per il parallelo)(solo per il parallelo)

La coda LSF La coda LSF per il BATCH:per il BATCH:Small_10m,; Small_10m,; Medium_2h;Medium_2h;LargeLarge

Il file di input per il FLUENT in modalità BATCHIl file di input per il FLUENT in modalità BATCH

- Per FLUENT esistono una serie di comandi manuali (consultabili nell’ HELP) - Per FLUENT esistono una serie di comandi manuali (consultabili nell’ HELP) che permettono di eseguire tutti i passi necessari per la preparazione e l’esecuzione che permettono di eseguire tutti i passi necessari per la preparazione e l’esecuzione della simulazione . della simulazione .

- Il sistema più semplice ed efficace per preparare il file di INPUT per la modalitàIl sistema più semplice ed efficace per preparare il file di INPUT per la modalità BATCH è quello di preparare la simulazione in interattivo (settando modelli, condizioni BATCH è quello di preparare la simulazione in interattivo (settando modelli, condizioni al contorno e parametri) e di scrivere un “nomefile”.cas che contenga tutte le informazioni al contorno e parametri) e di scrivere un “nomefile”.cas che contenga tutte le informazioni precedenti. Successivamente si può sottomettere la simulazione utilizzando un semplice fileprecedenti. Successivamente si può sottomettere la simulazione utilizzando un semplice file per il BATCH che contenga solamente istruzioni di lettura, iterazione e scrittura, come per il BATCH che contenga solamente istruzioni di lettura, iterazione e scrittura, come nell’esempio che segue (valido per una simulazione stazionaria):nell’esempio che segue (valido per una simulazione stazionaria):

readcase “nomefile-lettura”.cassolve init/init (oppure readdata “nomefile-lettura”.dat )iterate “numero delle iterazioni”writedata “nomefile-scrittura”.datexityes

readcase “nomefile-lettura”.cassolve init/init (oppure readdata “nomefile-lettura”.dat )iterate “numero delle iterazioni”writedata “nomefile-scrittura”.datexityes

LSF e lo stato delle piattaformeLSF e lo stato delle piattaforme

Utilizzando l’interfacciaUtilizzando l’interfacciatroviamo l’opzione:troviamo l’opzione:XLSMONXLSMON

LSF e lo stato delle piattaformeLSF e lo stato delle piattaforme

Utilizzando i comandi da una Utilizzando i comandi da una qualsiasi piattaforma AFS qualsiasi piattaforma AFS troviamo l’opzione:troviamo l’opzione:LSLOAD “nomesede”LSLOAD “nomesede”

LSF-BATCH e lo stato del job sottomessoLSF-BATCH e lo stato del job sottomesso

Cliccando su LSF-BATCH appare una Cliccando su LSF-BATCH appare una schermata in cui compaiono:schermata in cui compaiono: i ‘job-identifier;i ‘job-identifier; gli utenti;gli utenti; lo stato;lo stato; il tipo di coda;il tipo di coda; l’host di sottomissione;l’host di sottomissione; l’host su cui va eseguito il job;l’host su cui va eseguito il job; l’istante di sottomissione;l’istante di sottomissione; il comando con cui il job è stato il comando con cui il job è stato lanciato.lanciato.

Lo stato del job può risultare:Lo stato del job può risultare:

Diverse funzioni sono disponibili con l’LSF-BATCH: Diverse funzioni sono disponibili con l’LSF-BATCH: tra le più importanti ricordiamo:tra le più importanti ricordiamo:

- la modifica del job;la modifica del job;- la sospensione del job;la sospensione del job;- la terminazione del job;la terminazione del job;- il monitoraggio dei dettagliil monitoraggio dei dettagli- il monitoraggio della storia del job;il monitoraggio della storia del job;- il monitoraggio dello ‘standard output’;il monitoraggio dello ‘standard output’;

PiattaformaPiattaforma GAMBITGAMBIT FLUENT FLUENT InteractiveInteractive

FLUENTFLUENT

BatchBatch

achille.casaccia.eneachille.casaccia.enea.ita.it

OKOK OKOK OKOK

aiace.casaccia.enea.aiace.casaccia.enea.itit

OKOK OKOK OKOK

diomede.casaccia.enea.itdiomede.casaccia.enea.it OKOK OKOK OKOK

eca700.casaccia.enea.iteca700.casaccia.enea.it OKOK OKOK

eth101/102/103/104eth101/102/103/104

.sp.bologna.enea.it.sp.bologna.enea.it

OKOK OKOK OKOK

graphlabo.bologna.enea.itgraphlabo.bologna.enea.it OKOK OKOK OKOK

power3.bologna.enea.itpower3.bologna.enea.it OKOK OKOK OKOK

bw1/2/3/4/5/6/7/8/9/10bw1/2/3/4/5/6/7/8/9/10

.frascati.enea.it.frascati.enea.it

OKOK ? SI ma va in time-? SI ma va in time-out (inutilizzabile out (inutilizzabile

per ora)per ora)

OK OK

eth101/105/109/110eth101/105/109/110

.sp.frascati.enea.it.sp.frascati.enea.it

OKOK OKOK OKOK

eth111/112/113/114eth111/112/113/114

.sp.frascati.enea.it.sp.frascati.enea.it

OKOK OKOK OKOK

fenf.frascati.enea.itfenf.frascati.enea.it OKOK ? OK ma va in time-? OK ma va in time-out (inutilizzabile out (inutilizzabile

per ora)per ora)

OK (ma verrà OK (ma verrà disattivato per non disattivato per non

interagire con i nodi interagire con i nodi bwi)bwi)

onyx2ced.frascati.enea.itonyx2ced.frascati.enea.it OKOK OKOK OKOK

sp3_1.frascati.enea.itsp3_1.frascati.enea.it OKOK OKOK OKOK

infocal.trisaia.enea.itinfocal.trisaia.enea.it OK ma ci sono OK ma ci sono

Problemi con i Problemi con i

Pulsanti-MAUSEPulsanti-MAUSE

OKOK OKOK

TABELLA OPERATIVA PERTABELLA OPERATIVA PERGAMBIT & FLUENTGAMBIT & FLUENT

SULLE PIATTAFORME DISPONIBILI SULLE PIATTAFORME DISPONIBILI

TABELLA OPERATIVA PERTABELLA OPERATIVA PERGAMBIT & FLUENTGAMBIT & FLUENT

SULLE PIATTAFORME DISPONIBILI SULLE PIATTAFORME DISPONIBILI

La sottomissione semplice La sottomissione semplice e quella multiclustere quella multicluster

Nel caso in cui si sottometta una simulazione senza specificare l’”host” desiderato, Nel caso in cui si sottometta una simulazione senza specificare l’”host” desiderato, oppure selezionando esclusivamente l’”host-type”, il sistema provvederà alla scelta oppure selezionando esclusivamente l’”host-type”, il sistema provvederà alla scelta

(secondo parametri prestabiliti) della piattaforma considerata più scarica al momento, (secondo parametri prestabiliti) della piattaforma considerata più scarica al momento, compatibilmente con le caratteristiche richieste per la simulazionecompatibilmente con le caratteristiche richieste per la simulazione

(numero di CPUs, RAM necessaria, ecc..). La scelta verrà effettuata in primis tra le (numero di CPUs, RAM necessaria, ecc..). La scelta verrà effettuata in primis tra le piattaforme disponibili nella sede di sottomissione, passando successivamentepiattaforme disponibili nella sede di sottomissione, passando successivamente

a quelle nelle altre sedi.a quelle nelle altre sedi.

Le verifiche sono state effettuate dal cluster di Frascati in uscita verso le altre sediLe verifiche sono state effettuate dal cluster di Frascati in uscita verso le altre sedi (Casaccia, Bologna, Trisaia). (Casaccia, Bologna, Trisaia).

Esempio 1:Esempio 1: se si sottomette dall’interfaccia di Frascati un caso parallelo con 4 processori, senza se si sottomette dall’interfaccia di Frascati un caso parallelo con 4 processori, senza specificare la piattaforma, il sistema proverà a sottomettere la simulazione scegliendo specificare la piattaforma, il sistema proverà a sottomettere la simulazione scegliendo la più “scarica” tra le piattaforme di Frascati con un numero di CPUs libere >= 4 :la più “scarica” tra le piattaforme di Frascati con un numero di CPUs libere >= 4 : nel caso non ci sia disponibilità, la scelta verrà effettuata tra le piattaforme delle nel caso non ci sia disponibilità, la scelta verrà effettuata tra le piattaforme delle altre sedi aventi un numero di CPUs libere >= 4.altre sedi aventi un numero di CPUs libere >= 4.

Esempio 2:Esempio 2:se si sottomette dall’interfaccia di Frascati un caso parallelo con 2 processori se si sottomette dall’interfaccia di Frascati un caso parallelo con 2 processori specificando l’ “host-type” (ad esempio SGI), il sistema proverà la sottomissionespecificando l’ “host-type” (ad esempio SGI), il sistema proverà la sottomissionesulla piattaforma ONYX2CED di Frascati; nel caso questa non avesse le 2 CPUs sulla piattaforma ONYX2CED di Frascati; nel caso questa non avesse le 2 CPUs disponibili, verrà effettuato un tentativo di sottomissione sulle piattaforme SGI disponibili, verrà effettuato un tentativo di sottomissione sulle piattaforme SGI delle altre sedi, ovvero su ACHILLE o AIACE per la sede della CASACCIA e sulla delle altre sedi, ovvero su ACHILLE o AIACE per la sede della CASACCIA e sulla GRAPHLABO per la sede di BOLOGNA.GRAPHLABO per la sede di BOLOGNA.

IL caso TESTIL caso TEST

- Il caso utilizzato per testare le capacità del sistema nel gestire la sottomissione - Il caso utilizzato per testare le capacità del sistema nel gestire la sottomissione è costituito da una simulazione è costituito da una simulazione standard,standard, ovvero da un flusso stazionario ovvero da un flusso stazionario ee turbolento in una geometria confinata. Fondamentale è il numero di volumi finiti in turbolento in una geometria confinata. Fondamentale è il numero di volumi finiti in cui viene suddiviso il dominio. Infatti esso risulta proporzionale alla RAM necessariacui viene suddiviso il dominio. Infatti esso risulta proporzionale alla RAM necessaria per la simulazione ed inversamente proporzionale alle velocità di calcolo.per la simulazione ed inversamente proporzionale alle velocità di calcolo.

- Il numero deve essere sufficientemente elevato per rendere efficaci le simulazioni in- Il numero deve essere sufficientemente elevato per rendere efficaci le simulazioni in parallelo, visto che la comunicazione tra i nodi rallenta la velocità di calcolo;parallelo, visto che la comunicazione tra i nodi rallenta la velocità di calcolo; dunque la simulazione in parallelo è efficace solamente se il guadagno ottenutodunque la simulazione in parallelo è efficace solamente se il guadagno ottenuto con la partizione della griglia risulta maggiore delle perdite percon la partizione della griglia risulta maggiore delle perdite per la comunicazione tra i nodi. D’altronde un numero troppo elevato di celle di calcolola comunicazione tra i nodi. D’altronde un numero troppo elevato di celle di calcolo avrebbe richiesto un tempo eccessivo per ogni singolo test. avrebbe richiesto un tempo eccessivo per ogni singolo test.

- Un compromesso accettabile è stato raggiunto utilizzando una - Un compromesso accettabile è stato raggiunto utilizzando una meshmesh costituita costituita da circa 310000 elementida circa 310000 elementi..

Le prove dinamiche per il caso testLe prove dinamiche per il caso test

PiattaformaPiattaforma

Tempo di calcolo e Tempo di calcolo e “CPU time” con “CPU time” con

1 CPU1 CPU

Tempo di calcolo e Tempo di calcolo e “CPU time” con “CPU time” con

2 CPUs2 CPUs

Tempo di calcolo Tempo di calcolo e “CPU time” con e “CPU time” con

4 CPUs4 CPUs

Tempo di calcolo Tempo di calcolo e “CPU time” con e “CPU time” con

8 CPUs8 CPUs

SP3_1 SP3_1 45’ 20” / 2600”45’ 20” / 2600” 22’ 30” / 2620”22’ 30” / 2620” 11’30” / 2660”11’30” / 2660” 6’ 20” / 2825 “6’ 20” / 2825 “

ONYX2cedONYX2ced 1h 14’1h 14’ 35’35’ 20’ 20’ NONO

Bwi (LINUX)Bwi (LINUX) 39’ 10” / 1904.139’ 10” / 1904.1 16’ 40” / 911 x 16’ 40” / 911 x CPU”CPU”

10 ‘’00”/ ???10 ‘’00”/ ???

Il caso non esce!Il caso non esce!

7’ 12” ????7’ 12” ????

Ma il caso non Ma il caso non esce!esce!

SP11 SP11 (POWER 3 (POWER 3 VECCHIO)VECCHIO)

1h 17’ 40” / 1h 17’ 40” / 4620”4620”

1h 18’ 30” / 1h 18’ 30” / 8837”8837”

NONO NONO

SP2/POWER2 SP2/POWER2 (load-loveler)(load-loveler)

1h 56’1h 56’ 1h 3’ 38”1h 3’ 38” 37’ 25”37’ 25” 26’ 15”26’ 15”

PiattaformaPiattaforma

Con Con

1 CPU1 CPU

ConCon

2 CPUs2 CPUs

Con Con

4 CPUs4 CPUs

Con Con

8 CPUs8 CPUs

SP3_1 SP3_1 45’ 20” 45’ 20” 22’ 30” 22’ 30” 11’30” / 2660”11’30” / 2660” 6’ 20” / 2825 “6’ 20” / 2825 “

ONYX2cedONYX2ced 1.641.64 1.981.98 3.633.63NONO

Bwi (LINUX)Bwi (LINUX) 0.860.86 0.740.74 0.87 ???0.87 ???

Ma il caso non Ma il caso non esce!esce!

1.13 ???1.13 ???

Ma il caso non Ma il caso non esceesce

SP11 SP11 (POWER 3 (POWER 3 VECCHIO)VECCHIO)

1.731.73 3.473.47 NONO NONO

SP2/POWER2 SP2/POWER2 (load-loveler)(load-loveler)

2.552.55 2.832.83 3.353.35 4.334.33

I rapporti di velocitàI rapporti di velocità

Nella tabella che segue vengono riportati i tempi di calcolo rapportati aNella tabella che segue vengono riportati i tempi di calcolo rapportati aquelli ottenuti con l’SP3_1quelli ottenuti con l’SP3_1 : :

I PRINCIPALI COMANDI DI LINEA ‘LSF’I PRINCIPALI COMANDI DI LINEA ‘LSF’

COME ACCEDERE AL SISTEMA TRAMITECOME ACCEDERE AL SISTEMA TRAMITE‘‘CITRIX’CITRIX’

www.bologna.enea.it/citrix/index.html

Le istruzioni per scaricare ed installare il Le istruzioni per scaricare ed installare il client ICA di Citrix collegarsi con il sito:client ICA di Citrix collegarsi con il sito:

GLI OBIETTIVI FUTURIGLI OBIETTIVI FUTURI

Sottomissioni di RUN GEOGRAFICI su piattaforme omogenee

Sottomissioni di RUN GEOGRAFICI su piattaforme non omogenee