Krótki opis usługi

W ramach zasobów oferowanych przez infrastrukturę PL-Grid możliwe jest prowadzenie obliczeń obejmujących zagadnienia szeroko rozumianej obliczeniowej dynamiki płynów (Computational Fluid Dynamics). Dla użytkowników udostępniony został pakiet oprogramowania CFD firmy ANSYS, w szczególności obejmujący program FLUENT.

Aktywowanie usługi

Uruchamianie zadań możliwe jest w ramach różnych interfejsów graficznych do obsługi zadań. Poniższy przykład został opisany dla systemu UNICORE.

Poniżej opisane zostały najważniejsze kroki wymagane do rozpoczęcia obliczeń:

• Rejestracja(założenie konta)
  Rejestracja dotyczy tylko osób które nie mają jeszcze konta w portalu PL-Grid. Przy rejestracji wskazane jest utworzenie konta "zwykłego" użytkownika, chyba, że rejestracja następuje tylko na potrzeby szkolenia, zgodnie z opisem w podręczniku użytkownika.
• Wystąpienie o certyfikat
  Certyfikat jest niezbędny do uruchamiania zadań w PL-Grid. Do pracy wystarczy certyfikat SimpleCA. Sposób jego uzyskiwania opisany jest w osobnym rozdziale podręcznika – poprzez zakładkę Moje konto w portalu i przycisk "wygeneruj certyfikat SimpleCA".
• Wystąpienie o grant obliczeniowy (opcjonalnie)
  Każdy użytkownik po założeniu konta otrzymuje automatycznie grant osobisty (czyli minimalną pulę zasobów - 1000 godzin obliczeniowych i 40 GB pamięci dyskowej). Grant osobisty pozwala na szybkie rozpoczęcie pracy. W miarę prowadzenia obliczeń wskazane jest wystąpienie o grant tzw. "właściwy".

• Aktywowanie usługi UNICORE
  Niezbędna jest jednorazowa aktywacja dostępu do zasobów PL-Grid poprzez system UNICORE. W tym celu należy aplikować o usługę Globalny dostęp do UNICORE w portalu PL-Grid, po wybraniu menu Usługi (a następnie kliknięciu w odnośnik Zarządzaj usługą obok jej nazwy).

  Zachęcamy do skorzystania ze szkolenia on-line: System UNICORE w obliczeniach gridowych. Prezentuje ono, krok po kroku, w jaki sposób można pobrać i przygotować do pracy klienta systemu UNICORE oraz wysłać za jego pomocą zadania do wykonania na infrastrukturze PL-Grid. Na szkolenie zapisać się można za pośrednictwem Portalu lub wykorzystać materiały dostępne pod adresem: http://alfred.mat.umk.pl/unicore (dostęp jako "Gość").

  
  

Pierwsze kroki

Klient UNICORE

Do uruchamiania obliczeń potrzebny jest program dostępowy, tzw. klient. Jego instalacja jest bardzo prosta. Przedstawiono ją we wspomnianych wyżej szkoleniach oraz w rozdziale podręcznika pt. UNICORE Rich Client.

Uruchomienie zadania

Sposób uruchomienia obliczeń w programie Fluent w systemie kolejkowym UNICORE jest przedstawiony w prezentacji. Sposób przygotowania plików do obliczeń opisano w rozdziale poniżej.

Należy pamiętać, że czas obliczeniowy przyznany w ramach grantu osobistego może szybko się wyczerpać, a wtedy konieczne jest aktywowanie pełnego grantu obliczeniowego oraz zaznaczenie w portalu, że ma być grantem domyślnym do prowadzenia obliczeń. Inną metodą na wskazanie grantu, w ramach którego prowadzone są obliczenia, jest ustawienie tego bezpośrednio w kliencie UNICORE.

Działanie programu FLUENT w trybie wsadowym

Obliczenia są prowadzone w trybie wsadowym, co oznacza, że zadanie, rozumiane  jako dane, obejmujące siatkę obliczeniową, parametry modelu, warunki brzegowe, ustawienia solwera, itd, musi zostać całkowicie zdefiniowane przed rozpoczęciem obliczeń. Użytkownik nie ma możliwości komunikacji z programem Fluent od momentu uruchomienia aż do chwili zakończenia działania. Dlatego wszystkie ustawienia oraz czynności do wykonania, które podczas 'standardowej' interaktywnej pracy najczęściej są podawane za pośrednictwem wyboru poleceń z graficznego menu, muszą zostać zapisane w pliku/plikach sterujących wykonaniem zadania. Można to robić na wiele sposobów; w ramach tego podręcznika podajemy najprostsze metody.

Dane do obliczeń są dostarczane w plikach, w najprostszym przypadku jest to plik z siatką (.msh lub .cas) oraz plik zwierający polecenia sterujące obliczeniami (często nazywany plikiem journal). Przykłady pliku .cas oraz pliku wejściowego journal są dołączone do prezentacji, której adres podano powyżej. W kolejnej części tego rozdziału podane zostaną podstawowe informacje o tworzeniu plików sterujących obliczeniami w programie Fluent.

Zakładamy, że Użytkownik ma możliwość lokalnego korzystania z programu Fluent w celu przygotowania pliku .cas opisującego model (siatka, ustawienia modelu, warunki brzegowe, itd). W najprostszym przypadku zadaniem poleceń w pliku sterującym, poniżej oznaczanym nazwą inputfile,  będzie wczytanie pliku .cas oraz uruchomienie obliczeń.

Uwaga: Plik inputfile może być plikiem 'journal' utworzonym podczas wcześniejszych sesji FLUENTa, lub też plikiem zawierającym sekwencję poleceń do wykonania utworzonym za pomocą edytora tekstowego. W każdym przypadku plik ten może zawierać tylko polecenia interfejsu tekstowego.

Przykładowy plik inputfile jest przedstawiony poniżej:

 file/read-case example.cas solve/initialize/initialize-flow solve/iterate 50 file/write-data example.dat exit 

Plik ten opisuje następujące czynności:

• wczytanie pliku .cas zawierającego opis zadania (tu: example.cas).

• inicjalizacja (standard initialization). Inicjalizację hybrydowa (hybrid initialization) jest opisana poleceniem solve/initialize/hyb-initialization;

• wykonanie 50 iteracji.
• zapisanie wyników do pliku example.dat.
• polecenie exit powoduje zakończenie działania Fluenta.

Uwaga: Liczba faktycznie wykonanych iteracji zależy od ustawień dokonanych w pliku .cas oraz od przypadku obliczeniowego. W szczególności może okazać się, że kryterium zbieżności nie zostało osiągnięte.

Niektóre polecenia można zapisywać korzystając z aliasów poleceń, w szczególności powyższy ciąg poleceń można zapisać równoważnie w postaci:

 rc example.cas solve/init/init it 50 wd example50.dat it 50 wd example100.dat exit

Powyższa sekwencja wykorzystuje standardowe aliasy (it jest aliasem dla sekwencji poleceń solve/iterate, rc jest aliasem polecenia file/read-case, wd jest aliasem równoważnym file/write-data, itd). Aliasy pozwalają skrótowo opisywać najczęściej wykorzystywane polecenia. W ogólnym przypadku polecenie Fluenta wymaga podania pełnej ścieżki poleceń, np. solve/init/init, zgodnie ze strukturą menu poleceń Fluenta. Jest to dokładniej omówione w części dla zaawansowanych.

Kolejny przykład dotyczy zagadnienia ewolucyjnego (transient).

 file/read-case example.cas solve/init/init
 solve/set/time-step
 ; dlugosc kroku czasowego
 0.001 solve/dual-time-iterate
 10
 ; liczba kroków czasowych
 500
 ; maksymalna liczba iteracji w kroku czasowym
 file/write-data model.dat
 exit
 yes 

Plik ten opisuje następujące czynności:

• wczytanie pliku zawierającego opis zadania (tu: example.cas);
• zdefiniowanie długości kroku czasowego (0.001 s);
• wykonanie obliczeń dla 10 kroków czasowych; w każdym kroku wykona się maksymalnie 500 iteracji;
• zapisanie wyników po 10 krokach czasowych do pliku;
• Średnik ; poprzedza linie komentarza.
• exit powoduje zakończenie działania programu.

Ostatnia linia w przykładzie yes jest niezbędna, bowiem przed zakończeniem działania Fluent wyświetla komunikat:

 The current case and data have not been saved. Ok to discard? 

Odpowiedź na ten komunikat również musiała znaleźć się w pliku inputfile.

Uwaga: Podczas przygotowywania zadania wsadowego należy poprawnie przewidzieć ciąg pytań generowanych przez program w miarę jego wykonywania i przygotować odpowiedzi na wszystkie takie komunikaty. Każda zmiana w stosunku do założonego scenariusza (czyli rozbieżność między pytaniami generowanymi przez program - a odpowiedziami znajdującymi się w pliku wejściowym) powoduje niepoprawny przebieg zadania wsadowego.

Poniższy ciąg poleceń pochodzi z przykładu opisanego w prezentacji Zadanie Generic.

/file/confirm-overwrite?
no
file/read-case test.cas
solve/initialize/initialize-flow
solve/iterate
20
/file/export/ascii
test.dat
wylot

; 'wylot' nazwa zakresu komórek.

...... pusta linia
; pusta linia oznacza koniec podawania zakresow komorek. Brak zakresu (tylko pusta linia) oznacza cały obszar obliczeniowy

yes
;yes - przecinek jako znak rozdzielajacy wartosci, no - spacja
velocity-magnitude
q 
; q oznacza koniec wprowadzania zmiennych do wypisania
no
;no - wypisywac wartosci w wezlach, yes - wartosci w srodkach komorek
exit
yes

Pojawiły się kolejne nowe elementy:

• sekwencja '/file/confirm/overwrite?' oraz 'no' zabezpiecza przed sytuacją, kiedy podczas próby zapisania wyników do pliku program upewnia się, czy można nadpisać istniejący plik. Jak wcześniej wspomniano, w trybie wsadowym każde odstępstwo od zaplanowanego scenariusza najczęściej powoduje niepoprawny przebieg obliczeń, dlatego też dobrze jest się zabezpieczyć przed nieoczekiwanymi pytaniami o istniejące pliki.
• Sesja Fluenta składa się ze wczytania pliku .cas, wykonaniu 20 iteracji oraz wyeksportowanie wyników do tekstowego pliku w formacie ascii.
• Wpisanie pliku w formacie ascii wymaga kolejno podawania: nazwy pliku( tu: test.dat),  zakresów komórek, z których wartości będą zapisane do pliku (tu: wylot), na zakończenie tej sekwencji należy umieścić pustą linię. Brak podania nazwy zakresu (tylko pusta linia w pliku) oznacza, że należy uwzględnić wszystkie komórki obliczeniowe. Nasŧepnie definiuje się sposób rozdzielania wartości w pliku (yes - przecinek, no - spacja) i kolejno podaje się nazwy zmiennych do wypisania (np. pressure, velocity-magnitude, x-velocity, itd). Koniec ciągu nazw zmiennych zaznacza sie podając 'q'. Na zakończenie określa się, czy wartości będą odnosiły się do środków komórek (yes), czy też będą związane z węzłami (no).
• Plik wynikowy ascii w kolejnych kolumnach zawiera: współrzędne x, y, z (w 3D) punktów (współrzędne są wypisywane zawsze) oraz wartości wskazanych zmiennych w kolejności odwrotnej do kolejności, w jakiej zostały podane.

Dalsze informacje

Możliwe jest także uruchamianie zadań przez inne systemy dostępowe, np. QosCosGrid lub gLite.