Z2-2640 - Razvoj naprednih brezmrežnih metod za modeliranje predelave kovin na visokozmogljivih računalnikih

Vodja projekta: doc. dr. Boštjan Mavrič

Brezmrežne metode so v zadnjih letih našle uporabo na številnih področjih znanosti in tehnologije zaradi svoje geometrijske fleksibilnosti, enostavnosti uporabe ter visoke natančnosti. Še posebej je skupina lokalnih brezmrežnih metod za močno obliko našla številno rabo na področju modeliranja predelave kovin. Pri uporabi brezmrežnih metod na tem področju je vodila skupina, v kateri sodeluje prijavitelj. Zaradi visoke kompleksnosti procesov, ki jih modeli poskušajo opisati, so se računski časi za modele na visokozmogljivih delovnih postajah podaljšali čez čase, ki so uporabni v   praksi. Cilj tega projekta je razvoj novih algoritmov in tehnik specializiranih za lokalne brezmrežne metode za močno obliko, ki bodo dovolile razvitim modelom izvajanje na visokozmogljivih računalniških sistemih (HPC). Nedavne investicije na tem področju v Sloveniji, tako na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani (FS-UL) kot v računalniško kopico v IZUM-u, so povečale zanimanje kovinsko predelovalne industrije v Sloveniji za uporabo obeh pridobitev pri njihovih procesih. Glavni cilj projekta je postaviti temelje in predkonkurenčno demonstrirati možnost za razvoj takšnih uporab v prihodnosti.

Projekt se sooča s sledečimi izzivi:
•    Računska zahtevnost vrhunskih modelov predelave kovin je tako visoka, da je potrebna uporaba HPC infrastrukture.
•    Razpoložljiva HPC strojna oprema je zelo heterogena in potrebuje specializirane tehnike za optimalo izrabo.
•    Programsko ogrodje, ki bi uporabljalo lokalno brezmrežno metodo za močno obliko enačb ne obstaja.
•    Slovenska industrija predelave kovin ne more izkoristiti dogajajočih se investicij v HPC strojno opremo v Sloveniji in jo uporabiti za razvoj vrhunskih produktov.

Glavni cilji projekta so naslednji:
•    Razvoj novih algoritmov in tehnik povezanih z uporabo naprednih brezmrežnih metod na HPC infrastrukturi.
•    Uporaba razvitih algoritmov in tehnik v programskem ogrodju, ki bo omogočilo uporabo že razvitih numeričnih modelov.
•    Razviti pilotne izvedbe računskih postopkov uporabljenih v že razvitih modelih predelave kovin.
•    Demonstrirati prednosti takšnih modelov na primeru polkontinuiranega ulivanja aluminija.

Objave
1. VUGA, Gašper, MAVRIČ, Boštjan, ŠARLER, Božidar. An improved local radial basis function method for solving small-strain elasto-plasticity. Computer methods in applied mechanics and engineering. [Print ed.]. Jan. 2024, vol. 418, pt. a, str. 1-28, ilustr. ISSN 0045-7825. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045782523006254, https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?id=151689, https://dirros.openscience.si/IzpisGradiva.php?id=18274, DOI: 10.1016/j.cma.2023.116501. [COBISS.SI-ID 168587267]
2. RANA, Khush Bakhat, MAVRIČ, Boštjan, ZAHOOR, Rizwan, ŠARLER, Božidar. A meshless solution of the compressible viscous flow in axisymmetric tubes with varying cross-sections. Engineering analysis with boundary elements. Oct. 2022, vol. 143, str. 340-352, ilustr. ISSN 0955-7997. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955799722002260, https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?id=138374, DOI: 10.1016/j.enganabound.2022.06.029.

Konference
1. Organizacija sekcije “Perspectives in Modern Kernel Approximation Methods
” na konferenci SIAM CSE 2023 v Amsterdamu
2. Organizacija sekcije  “Advances in meshfree methods with applications in thermal sciences”
na konferenci Eurotherm 2024 na Bledu
3. Prispevek “Lessons from accelerating an RBF-FD phase-field model of dendritic growth on GPUs”, B Mavrič et al.,  na konferenci Eurotherm 2024 na Bledu