Résultats de champ de phase produits à l'aide du module de champ de phase MOOSE. Crédit :Permann et al.
Au cours des dernières décennies, les progrès technologiques ont ouvert de nouvelles possibilités passionnantes pour la recherche dans une variété de domaines, y compris la physique. Néanmoins, créer des simulations sophistiquées pour représenter ou résoudre des problèmes multiphysiques à l'aide de ressources informatiques peut toujours être très difficile.
Les problèmes multiphysiques relient des sujets de différents sous-domaines de la physique, qui sont généralement basés sur des constructions théoriques et des connaissances différentes. Par conséquent, la création d'une simulation multiphysique nécessite souvent une variété d'outils de simulation développés par des chercheurs experts dans différents sous-domaines de la physique.
La combinaison de ces outils peut être à la fois difficile et chronophage. En outre, les simulations multiphysiques qui en résulteront seront inévitablement plus sujettes aux erreurs, car ils devront incorporer des éléments créés à l'aide de plates-formes entièrement différentes.
Conscient de ces enjeux, des chercheurs de l'Idaho National Laboratory et de l'Université du Texas à Austin ont développé une nouvelle plateforme conçue pour faciliter la production de simulations multiphysiques, appelé environnement de simulation multiphysique orienté objet (MOOSE). ÉLAN, présenté dans un article pré-publié sur arXiv, fournit une infrastructure de plug-in qui simplifie grandement les définitions ou les constructions physiques, propriétés des matériaux et post-traitement.
Simulation de croissance de cristaux dendritiques créée à l'aide de MOOSE. Crédit :Xia et al.
"MOOSE est né parce que nous voulions appliquer notre expertise en architecture logicielle pour créer un puissant, mais un outil facile à utiliser pour les chercheurs en informatique et les scientifiques, " Cody J. Permann, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore. "Nous avons senti qu'il y avait une opportunité de franchir la prochaine étape logique, s'appuyant sur les travaux de nombreux autres chercheurs hautement respectés responsables du développement de puissants solveurs parallèles (PETSc) et d'une bibliothèque d'éléments finis flexible (libMesh)."
MOOSE est une architecture enfichable de haut niveau qui permet aux ingénieurs et aux scientifiques d'exploiter la puissance des grands supercalculateurs lorsqu'ils tentent de résoudre des problèmes complexes du monde réel, même s'ils ont peu ou pas de connaissance des techniques de programmation parallèle. Depuis sa sortie en 2014, il a constamment gagné en popularité, et il est maintenant utilisé par plusieurs équipes de recherche dans le monde.
« Bien qu'il existe d'autres packages open source qui ont des objectifs similaires, MOOSE contient plusieurs fonctionnalités uniques qui en font un cadre attrayant pour résoudre de nombreux types de problèmes, " a expliqué Permann. " MOOSE donne aux développeurs les moyens d'agir en leur offrant une véritable application C++ qu'ils peuvent personnaliser en fonction de leurs besoins individuels. "
Entre autres, la plate-forme unique développée par Permann et ses collègues permet aux chercheurs de créer des simulations couplées en associant plusieurs applications de physique. Il contient également un ensemble de gratuit, des modules de physique construits et maintenus par la communauté qui peuvent être utilisés comme blocs de construction pour produire des simulations multiphysiques très complexes.
Simulation de décomposition spinodale 3D créée à l'aide de MOOSE. Crédit :Gaston et al.
« MOOSE a été utilisé pour créer un large éventail de simulations allant des simulations microscopiques du combustible à l'intérieur d'un réacteur nucléaire aux simulations environnementales à grande échelle étudiant les impacts des opérations minières, " dit Permann.
MOOSE a déjà été utilisé par des équipes de recherche menant des études portant sur une variété de sujets, y compris la physique nucléaire, géothermie, événements sismiques, écoulement des fluides et procédés de fabrication. La plate-forme peut être mise à l'échelle pour produire des simulations haute fidélité sur de grands supercalculateurs, Pourtant, il peut également être simplement utilisé par les étudiants diplômés pour créer des simulations de qualité résumant les résultats des études sur leurs ordinateurs portables. Comme MOOSE est gratuit et accessible sur une variété d'ordinateurs, il permet en fin de compte aux chercheurs de différents niveaux d'expertise et de différentes institutions de produire des résultats de qualité publication en moins de temps et avec des budgets plus réduits.
« Nous avons plusieurs améliorations prévues pour améliorer l'efficacité du parallèle et réduire l'utilisation de la mémoire. Nous développons plusieurs nouveaux modules de physique, ainsi que des améliorations aux modules existants, " a déclaré Permann. " MOOSE est largement utilisé par les chercheurs de plusieurs universités, et nous encourageons les chercheurs à contribuer aux capacités générales du cadre afin que l'ensemble de la communauté de la modélisation et de la simulation en bénéficie. »
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