- Tytuł:
-
FDS. Analiza procesu obliczeniowego symulacji pożaru w tunelu
FDS. Analysis of the computational simulation of fire in the tunnel - Autorzy:
-
Maciak, T.
Czajkowski, P. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/373728.pdf
- Data publikacji:
- 2012
- Wydawca:
- Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego
- Tematy:
-
FDS
modelowania rozwoju pożaru w pomieszczeniach zamkniętych
modeling the spread of fire in enclosed spaces - Opis:
-
W pracy, na przykładzie przeprowadzonej symulacji pożaru, porównano czasy obliczeń otrzymane z użyciem różnej ilości rdzeni mikroprocesora. Rozważany przypadek dotyczył jednej nitki tunelu samochodowego o długości 4000 m. Źródłem ognia była cysterna z benzyną, dla której założono moc źródła ognia 100 kW. Obliczenia dotyczyły szybkości rozprzestrzeniania się pożaru i badania skuteczności działania różnych rozwiązań wentylacji. Otrzymane przebiegi wielkości fizycznych typu temperatura, czy stężenie niebezpiecznych gazów miały drugorzędne znaczenie i nie były poddawane analizie oraz weryfikacji. Istotnym z punktu widzenia pracy był natomiast czas wykonania symulacji oraz przyspieszenie uzyskane przez zastosowanie wielu komputerów do obliczeń. Obliczenia zostały wykonane dla 4 przypadków: a/ stały rozmiar zadania do wykonania, rosnąca liczba procesów wykonujących te same zadanie, b/ stały rozmiar zadania do wykonania, różne liczby wątków wykonujących obliczenia, c/ rosnący rozmiar zadania obliczeniowego, rosnąca liczba procesorów wykonujących zadanie, d/ rosnący rozmiar zadania obliczeniowego, rosnąca liczba wątków wykonujących obliczenia. Do oceny otrzymanych czasów wykonania różnych przypadków symulacji zastosowano miary przyspieszenia obliczeń przy stałej wielkości zadania, wzrostu wydajności systemu przy stałej wielkości zadania oraz wzrostu wydajności systemu przy rosnącej wielkości zadania. W analizowanym przypadku przestrzeń symulacji została podzielona na n domen obliczeniowych wzdłuż osi najdłuższego boku tunelu. Obliczenia dla jednej domeny obliczeniowej zostały wykonane przez wersję szeregową FDS, która korzystała z jednego rdzenia procesora. W przypadkach z liczbą domen obliczeniowych większą od jedności, obliczenia zostały wykonane przez wersję równoległą FDS i używały różnej liczby rdzeni. Dla każdej z domen obliczeniowych, obliczenia przeprowadzał osobny proces. Każdy z procesów był przydzielony do osobnego rdzenia procesora. Do komunikacji między procesami wykorzystano mechanizm Message Passing Interface (MPI), który organizował komputer w logiczną maszynę z pamięcią rozproszoną. Odmiana FDS ograniczająca się do wykorzystania do obliczeń wielu rdzeni tego samego procesora została napisana przy użyciu dyrektyw OpenMP, natomiast wersja równoległa, która do obliczeń może używać zarówno komputerów połączonych w sieć, jak i wielu rdzeni jednego procesora korzysta z wywołań funkcji MPI. Wyniki przeprowadzonych eksperymentów numerycznych pokazały, że oba użyte mechanizmy przyspieszają obliczenia symulacji w stosunku do wykonania przez jeden rdzeń procesora choć nie w sposób liniowy. Czasy wykonania symulacji przez wersję OpenMP były znacząco wyższe niż MPI. Przebadano również skalowalność systemu rozumianego jako komputer oraz program. Również i w tym przypadku otrzymane wyniki wykazały, że lepiej zachowuje się wersja MPI. Wersja OpenMP okazała się nie skalowalną w przeprowadzonych eksperymentach. Porównując szybkości wykonywanych obliczeń na procesorach pochodzących od dwóch wiodących producentów Intela I AMD zauważono, że na procesorach Intel symulacje są wykonywane zdecydowanie szybciej.
In this paper, on the chosen example of the simulation of fire, compared the calculation times obtained using different number microprocessor cores. Considered case concerned a thread car tunnel with a length of 4000 m. The source of the fire was a tank of gasoline, which was founded for the fire power of 100 kW. Calculations related to the speed of the spread of the fire and test the effectiveness of various ventilation solutions. The resulting waveforms physical quantities such temperature, and the concentration of dangerous gases were of secondary importance and were not analyzed and verified. Important from the point of view of work execution time was while simulation and acceleration achieved by the use of multiple computers for calculations. The calculations were made for four cases: a / fixed size tasks to be performed, increasing the number of processes performing the same task, b / fixed size tasks to be performed, the number of threads performing various calculations, c / growing magnitude of the task calculation, a growing number of processors that perform the task, d / growing magnitude of the task calculation, a growing number of threads performing calculations. For the evaluation of execution times received different cases of measurement used to accelerate simulation calculations with a constant magnitude of the task, the growth performance of the system with a constant increase in the size of the task and the system performance by increasing the size of the task. In the present case the simulation space is divided into n computational domain along the longest side of the tunnel. Calculations for a single computational domain were made by the serial version of FDS, which used a single core processor. In the case of computing the number of domains is greater than unity, the calculation was performed by a parallel version of the FDS and used a different number of cores. For each of the computational domain, the calculations carried out separate process. Each treatment was assigned to a separate processor core. For inter-process communication mechanism used Message Passing Interface (MPI), which organized the computer in a logical distributed memory machine. FDS variant limiting the use of multiple cores for the calculation of the same processor was written using OpenMP directives, while parallel version, which can be used to calculate both the networked computers and multiple cores per processor uses the MPI function calls. The results of the numerical experiments shown that both mechanisms speed up the calculation used for the simulation performed by the one processor core, although not in a linear fashion. The time of the simulation by the OpenMP version were significantly higher than MPI. We investigated also scalability of the system defined as a computer and software. Also in this case the results show that behaves better version of MPI. OpenMP version turned out to be not scalable in the experiments. Comparing the speed of the processors of the calculation from two leading manufacturers Intel and AMD noted that Intel simulations are performed much faster. - Źródło:
-
Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza; 2012, 4; 157-169
1895-8443 - Pojawia się w:
- Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł