Parallel-in-time simulation of an electrical machine using MGRIT
Parallel-in-time simulation of an electrical machine using MGRIT
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使用 MGRIT 对电机进行并行实时仿真
DOI：
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
S. Schöps
中科院分区：
文献类型：
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作者：
M. Bolten;S. Friedhoff;Jens Hahne;S. Schöps
将多网格时间缩减(MGRIT)算法应用于脉宽调制信号供电的二维感应电机的涡流仿真。为了解决快速切换激励问题，需要较小的时间步长，使得时间上的并行化对于减少仿真时间变得非常重要。MGRIT算法是一种迭代方法，允许通过使用时间网格层次结构同时计算多个时间步长。它特别适合于在使用现有应用程序代码的电机仿真中引入时间并行性，因为MGRIT是一种非侵入式方法，基本上使用与传统时间步进算法相同的时间积分器。然而，为MGRIT算法使用现有应用代码的时间步进例程时的关键困难在于，粗时间网格上的时间积分器的成本必须低于精细网格上的时间积分器的成本，以允许在精细网格上的顺序时间步长上的加速比。为了克服这一困难，我们考虑通过添加空间粗化来降低粗级问题的代价。当应用于感应电机的两个数值模型时，我们研究了空间粗化对MGRIT收敛的影响，其中一个模型具有线性材料定律，另一个模型为完全非线性模型。并行结果表明，即使对于中等数量的处理器，与顺序时间推进相比，在模拟时间上也有显著的加速比。
We apply the multigrid-reduction-in-time (MGRIT) algorithm to an eddy current simulation of a two-dimensional induction machine supplied by a pulse-width-modulation signal. To resolve the fast-switching excitations, small time steps are needed, such that parallelization in time becomes highly relevant for reducing the simulation time. The MGRIT algorithm is an iterative method that allows calculating multiple time steps simultaneously by using a time-grid hierarchy. It is particularly well suited for introducing time parallelism in the simulation of electrical machines using existing application codes, as MGRIT is a non-intrusive approach that essentially uses the same time integrator as a traditional time-stepping algorithm. However, the key difficulty when using time-stepping routines of existing application codes for the MGRIT algorithm is that the cost of the time integrator on coarse time grids must be less expensive than on the fine grid to allow for speedup over sequential time stepping on the fine grid. To overcome this difficulty, we consider reducing the costs of the coarse-level problems by adding spatial coarsening. We investigate effects of spatial coarsening on MGRIT convergence when applied to two numerical models of an induction machine, one with linear material laws and a full nonlinear model. Parallel results demonstrate significant speedup in the simulation time compared to sequential time stepping, even for moderate numbers of processors.
DOI：
10.1137/18m1175653
发表时间：
2018-03
期刊：
SIAM J. Sci. Comput.
影响因子：
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作者：
M. Gander;Iryna Kulchytska-Ruchka;I. Niyonzima;S. Schöps
通讯作者：
M. Gander;Iryna Kulchytska-Ruchka;I. Niyonzima;S. Schöps
使用 Parareal 对涡流问题进行并行实时仿真
影响因子：
2.1
作者：
S. Schöps;I. Niyonzima;M. Clemens
通讯作者：
M. Clemens
影响因子：
2.8
作者：
Bartel;Baumanns;Schöps
通讯作者：
Schöps