Portage sur GPU d'un solveur d'élasticité linéaire discrétisé par la méthode des éléments virtuels

IFP Energies Nouvelles Group; Rueil-Malmaison; Sur place; EUR 8 900 - 13 000; Temps partiel

Résumé du poste

IFP Energies Nouvelles Group recherche un étudiant en Master ou en dernière année d’école d’ingénieur pour un stage portant sur le portage sur GPU d’un solveur d’élasticité linéaire discrétisé par la méthode des éléments virtuels (VEM).

L’objectif est d’évaluer les performances en mémoire partagée et de préparer une version GPU via l’API Arcane, en s’appuyant sur l’application ArcaneFEM développée au CEA-Saclay.

Qualifications

• Niveau master en analyse numérique et calcul scientifique.
• Bon niveau en programmation C++.
• Connaissances de concepts GPU et parallélisme seraient un plus.

Responsabilités

• Portage GPU d’un solveur d’élasticité linéaire avec la méthode VEM.
• Travailler avec ArcaneFEM et les bibliothèques associées pour déployer sur GPU.
• Contribuer à l’assemblage des systèmes linéaires et à l’optimisation des performances.

Connaissances

Programmation C++

GPU programming

Formation

Master 2 / équivalent en analyse numérique et calcul scientifique

Outils

Arcane API

Alien library

ArcaneFEM

Description du poste

Portage sur GPU d’un solveur d’élasticité linéaire discrétisé par la méthode des éléments virtuels

La méthode des éléments virtuels (VEM) est une extension de la méthode des éléments finis qui permet de discrétiser des équations aux dérivées partielles sur des maillages polyédriques généraux.

Ce type de discrétisation est utilisé dans le domaine des géosciences, où les maillages doivent être construits de manière conforme afin de respecter les interfaces entre les différentes couches géologiques. La forme des mailles est alors fortement influencée par la stratification des couches, leur érosion et la présence de failles. Un raffinement local du maillage peut également être mis en œuvre afin d’obtenir des solutions plus précises dans certains sous-domaines.

Une version linéaire de la méthode VEM a été implémentée à IFPEN à l’aide de l’API de la plateforme Arcane. Elle peut être utilisée par un simulateur d’écoulement en milieux poreux pour estimer la déformation de ces milieux à la suite de l’injection de gaz — notamment du CO₂ ou de l’H₂ — dans le sous-sol.

Objectif

Cette implémentation permet actuellement d’effectuer des calculs en mémoire partagée. L’API d’Arcane offre toutefois des outils permettant de réaliser des calculs sur accélérateurs GPU, ce qui pourrait accroître les performances de résolution des systèmes poroélastiques.

Le CEA a développé l’application open source ArcaneFEM, qui exploite ces mécanismes dans le contexte de la méthode des éléments finis. L’objectif de ce stage, mené conjointement avec la Direction des énergies du CEA-Saclay, est de s’appuyer sur l’expérience acquise dans le cadre de cette application afin de l’adapter à la méthode des éléments virtuels, qui présente de fortes similitudes avec la méthode des éléments finis pour l’assemblage des systèmes linéaires associés. Des bibliothèques telles qu’Alien pourront ensuite être utilisées pour résoudre de grands systèmes linéaires creux sur ce type d’architecture

Profil recherché

Étudiant·e en deuxième année de master ou en dernière année d’école d’ingénieur, suivant une formation en analyse numérique et en calcul scientifique, avec un très bon niveau en programmation C++.

• Une expérience de la programmation sur GPU serait un atout, mais n’est pas indispensable : la plateforme Arcane fournit déjà des outils destinés à réduire la complexité de ce type de développement.