An alternative approach of parallel preconditioning for 2D finite element problems

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dc.contributor.advisor1Catabriga, Lucia
dc.contributor.authorLima, Leonardo Muniz de
dc.contributor.referee1Almeida, Regina Célia Cerqueira de
dc.contributor.referee2Santos, Isaac Pinheiro dos
dc.contributor.referee3Souza, Alberto Ferreira de
dc.contributor.referee4Elias, Renato Nascimento
dc.date.accessioned2018-12-20T13:40:32Z
dc.date.available2018-12-20
dc.date.available2018-12-20T13:40:32Z
dc.date.issued2018-06-29
dc.description.abstractWe propose an alternative approach of parallel preconditioning for 2D finite element problems. This technique consists in a proper domain decomposition with reordering that produces narrowband linear systems from finite element discretization, allowing to apply, without significant efforts, traditional preconditioners as Incomplete LU Factorization (ILU) or even sophisticated parallel preconditioners as SPIKE. Another feature of that approach is the facility to recalculate finite element matrices whether for nonlinear corrections or for time integration schemes. That means parallel finite element application is performed indeed in parallel, not just to solve the linear system. We also employ preconditioners based on element-by-element storage with minimal adjustments. Robustness and scalability of these parallel preconditioning strategies are demonstrated for a set of benchmark experiments. We consider a group of two-dimensional fluid flow problems modeled by transport, and Euler equations to evaluate ILU, SPIKE, and some element-by-element preconditioners. Moreover, our approach provides load balancing and improvement to MPI communications. We study the load balancing and MPI communications through analyzer tools as TAU (Tuning Analysis Utilities).eng
dc.description.resumoNeste trabalho é proposta uma abordagem de precondicionamento paralelo para problemas bidimensionais de elementos finitos. Essa técnica consiste em uma decomposição de domínio especial que produz sistemas lineares de banda oriundos de discretizações de elementos finitos, permitindo aplicar, sem maiores esforços, precondicionadores tradicionais como a fatoração LU incompleta (ILU) ou mesmo precondicionadores paralelos sofisticados como o SPIKE. Uma outra característica dessa abordagem é a facilidade para recalcular as matrizes de elementos finitos seja para correções não-lineares ou mesmo para esquemas de integração no tempo. Isso significa que uma aplicação paralela de elementos finitos é executada de fato em paralelo, não apenas os sistema lineares são resolvidos em paralelo. Além disso, precondicionadores baseados em armazenamento elemento-por-elemento podem ser aplicados com o mínimo de ajustes. A robustez e a escalabilidade dessa abordagem de precondicionamento paralelo é demonstrada através de uma série de experimentos. Um conjunto de problemas bidimensionais de fluxo de fluido modelados pelas equações do transporte e de Euler é considerado para avaliar os precondicionadores ILU, SPIKE, e alguns outros precondicionadores elemento-por-elemento. Mais que isso, essa abordagem fornece balanceamento de carga e melhorias nas comunicações MPI. As eficiências tanto do balanceamento de cargas e como das comunicações MPI são verificadas através de ferramentas de análise como o TAU (Tuning Analysis Utilities).
dc.formatText
dc.identifier.citationLIMA, Leonardo Muniz de. An alternative approach of parallel preconditioning for 2D finite element problems. 2018. 145 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2018.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/10729
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Ciência da Computação
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Informática
dc.rightsopen access
dc.subjectParallel preconditionerseng
dc.subjectNarrow banded linear systemseng
dc.subjectFinite element methodeng
dc.subjectDomain decompositioneng
dc.subjectStorage schemeseng
dc.subjectPrecondicionadorespor
dc.subjectPrecondicionadores paralelospor
dc.subjectSistemas lineares de bandapor
dc.subjectDecomposição de domíniopor
dc.subjectEsquemas de armazenamentopor
dc.subject.br-rjbnSistemas lineares
dc.subject.br-rjbnMétodo dos elementos finitos
dc.subject.br-rjbnMétodo de decomposição
dc.subject.br-rjbnArmazenamento de dados
dc.subject.cnpqCiência da Computação
dc.subject.udc004
dc.titleAn alternative approach of parallel preconditioning for 2D finite element problems
dc.typedoctoralThesis
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