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Comment accélérer la vitesse de ses calculs CFD dans Meteodyn WT ?

Chez Meteodyn, nous avons conscience que le temps est une variable très importante dans la vie d’un bureau d’étude spécialisé dans l’éolien.

L’objectif est de pouvoir réaliser des études de vent et de productible avec des incertitudes maitrisées et dans des délais toujours plus courts, malgré l’augmentation du nombre de sites complexes.

Or, la CFD est une technologie gourmande en temps de calcul. Elle nécessite la résolution de modèles mathématiques sophistiqués pour étudier efficacement le comportement du vent sur des terrains à topographie complexe.

Depuis plus de 15 ans, les chercheurs de Meteodyn travaillent quotidiennement sur de nouvelles technologies dans le but de réduire drastiquement les temps de calculs, tout en gardant la qualité des résultats de la CFD.

À travers cet article, Meteodyn souhaite vous apporter des conseils et astuces concernant la gestion de la paramétrisation de vos calculs CFD, afin qu'ils soient le plus rapide possible.

Éviter la divergence à tout prix

Des calculs qui divergent, c'est l'obligation de les relancer. Or, un calcul complexe peut prendre du temps.
Il faut donc tout faire pour éviter cette divergence.

Comment ?

  1. Oui, il est important d'être précis. Mais il faut savoir rester sobre. Un maillage d'une résolution inférieure à 20 mètres est inutile dans la plupart des cas, car les données d'entrée comprenant par exemple la topographie ou la rugosité, ne sont pas si précises.
  2. Votre RAM peut ne pas être suffisante, sachant qu'un million de mailles nécessite 1.2 Go.
  3. Vous pouvez aussi utiliser notre outil d'auto-convergence pour augmenter les chances de convergence.

Utiliser la parallélisation CFD

La parallélisation des cœurs permet d'allouer plusieurs cœurs à une même direction CFD, accélérant ainsi drastiquement les calculs.

Cette possibilité est grandement utile lors du calibrage d'un site.

Une étude de performance effectuée sur un site avec un maillage de 10 millions de cellules démontre que plus on alloue de cœurs à un calcul, plus on accélère sa vitesse.

 

Vitesse de calcul en augmentant le nombre de cœurs

 

Allouer 6 cœurs à un calcul directionnel CFD augmente d'environ 5 fois sa rapidité.

 

Si votre licence Meteodyn WT vous le permet, vous pouvez donc utiliser tous les cœurs de votre ordinateur pour effectuer un calcul :

Augmenter le nombre de cœurs par direction

Attention tout de même, car utiliser tous ses cœurs par direction n'est pas intéressant lorsque l'on lance des calculs pour plusieurs directions.

Lancer ses calculs méthodiquement

Objectif : Lancer le plus de calculs directionnels en simultané tout en allouant le plus possible de cœurs par direction.

Contrainte : La ressource informatique que l'on a à disposition est rarement suffisante pour rendre ce but possible. Une méthode est donc nécessaire pour lancer ses calculs intelligemment.

Comment faire ? Il est nécessaire d'optimiser la gestion de sa ressource informatique. Il faut donc impérativement avoir conscience de la ressource à disposition en terme de cœurs de processeur et de quantité de RAM.

 

1. Connaître la ressource informatique à sa disposition

Pour le nombre de cœurs :

→ Allez dans le gestionnaire de tâche de Windows : Ctrl + Alt + Suppr, puis cliquez sur "gestionnaire de tâche".

→ Cliquez sur "Plus de détails" en bas à gauche, puis allez dans "Performance".

→ Dans l'onglet "Processeur", la ligne "Cœurs" indique le nombre de cœurs physiques disponibles sur votre processeur. Attention : en CFD, il faut uniquement regarder les cœurs physiques et non "logiques", car ces derniers ne sont pas efficaces pour ce type de tâche.

Pour la quantité de mémoire vive (RAM) :

→ Dans l'onglet "Mémoire" du gestionnaire de tâche, le label "Utilisée (compressée)" indique la RAM disponible. Le label "Disponible" indique la RAM qui n'est pas allouée et qui peut donc être utilisée à l'instant T pour les calculs CFD.

→ Pour libérer de la RAM, il suffit d'aller dans l'onglet "Processus", puis de cliquer sur "fin de tâche" en bas à droite, pour éteindre des programmes en fonctionnement dans la liste. Généralement, les navigateurs internet sont les plus gros consommateurs de mémoire vive. Nous vous conseillons donc de les éteindre en priorité si vous avez besoin de libérer de la RAM.

 

2. Optimiser la gestion de la ressource informatique lorsqu'on lance des calculs CFD

Prenons un exemple :

Je possède un ordinateur avec 32 Go de RAM et avec 8 cœurs physiques. Je souhaite lancer 12 calculs directionnels CFD et avoir les résultats le plus rapidement possible.

Astuce :

Aves 8 cœurs physiques, je peux théoriquement lancer 8 calculs en parallèle sauf que, pour cela, il me faut suffisamment de RAM.

Si je pars du postulat que chacun de mes calculs directionnels fera environ 3 millions de cellules (sachant que nous avons vu précédemment que 1 million de cellules équivaut à 1.2 Go de RAM), je peux faire la conversion suivante : 3 millions de cellules est égal à 3.6 Go de RAM.

Il me suffit donc de diviser la quantité totale de RAM à ma disposition par la quantité de RAM nécessaire par direction, soit approximativement 8 directions.

Attention, dans les faits, la quantité de RAM totale d'un ordinateur n'est jamais à 100% à disposition. En effet, même si toutes les applications externes sont fermées, Windows utilise constamment environ 2 Go de RAM sur les 32 Go.
On peut donc calculer 8 directions simultanément puisque l'on a 8 cœurs physiques. On placera donc 1 cœur par direction dans la fenêtre de paramétrisation CFD.

Il ne restera donc plus que 4 directions à calculer. Il y a alors deux possibilités :

  • Soit vous lancez les calculs pour les 12 directions avec le même paramétrage, qui se base sur les 8 premières directions. C'est une façon de faire simple mais ce n'est pas la plus optimisée.
  • Soit vous lancez les 8 directions avec ce paramétrage, puis vous lancez les 4 directions restantes à part avec un paramétrage optimisé. Ici, le paramétrage optimisé serait de placer 2 cœurs par direction.

 

3. Déterminez la quantité de cellules pour une direction, simplement et rapidement

Pourquoi ? Actuellement, il est compliqué d'estimer à la louche le nombre de cellules par direction. Or, comme vu précédemment, il est essentiel d'avoir cette information pour optimiser la gestion de ses calculs.

Astuce : Cependant, nous pouvons affirmer avec certitude que le nombre de cellules d'une direction à l'autre ne varie pas à plus de 10%. Il suffit donc de connaître le nombre de cellules d'une direction pour connaître celles des autres directions.

Il suffit alors de lancer un seul calcul directionnel, en gardant le même paramétrage de maillage (horizontal et vertical) que pour les autres directions qui sont calculées. Lorsque le calcul sera lancé, très vite, Meteodyn WT affichera le nombre de cellules de cette direction.

Calculs directionnels

Conclusion

Optimiser la vitesse de ses calculs peut faire gagner de précieuses heures lors d'une étude CFD.

Par conséquent, la simulation numérique est une technologie de pointe qui impose à l'utilisation de connaître et de savoir manipuler la puissance de son serveur de calcul (ou de son ordinateur).

Il est donc primordial de connaître la quantité de mémoire vive (RAM) et le nombre de cœurs physiques de son serveur avant de lancer ses calculs.

Finalement, optimiser le temps de calcul revient à bien utiliser la technologie de parallélisation des cœurs qui est intégrée dans Meteodyn WT. Il faut donc toujours garder en tête de lancer le plus de calculs directionnels possibles en simultané, tout en essayant d'allouer le plus de cœurs possibles à chaque calcul directionnel.

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