Desempeño del sistema cluster para la solución numérica tridimensional del resalto hidráulico

Abstract

La presente investigación tubo como problema de investigación: ¿De qué manera influye el sistema cluster en la solución numérica tridimensional del resalto hidráulico?, La población estuvo conformada por 42 ordenadores de iguales características físicas (hardware homogéneo), conectados mediante un switch que tienen como propósito realizar un determinado trabajo de simulación numérica en conjunto. Estos ordenadores se encuentran en el laboratorio de cómputo de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Huancavelica, la muestra fue de 8 ordenadores trabajando en paralelo con el fin de obtener los tiempos de ejecución del modelo que simula el resalto hidráulico producido en el canal de ensayo del laboratorio de Hidráulica, esto haciendo uso del sistema cluster implementado en el laboratorio de cómputo para optimizar el rendimiento de tiempo de ejecución de los datos obtenidos, el objetivo planteado fue determinar la influencia del sistema cluster en la solución numérica tridimensional del resalto hidráulico. El sistema cluster consistió en agrupar 8 computadoras físicas a través de la arquitectura Beowulf y haciendo uso de la programación paralela mediante OpenMPI y para simular el modelo numérico del resalto hidráulico se hizo uso del software libre OpenFOAM, que es una herramienta de la dinámica de fluidos computacional (CFD) utilizado para simular flujo de fluidos complejos, en nuestro caso se usó para flujos turbulentos, el desempeño del sistema cluster implementado fue medido realizando cálculos de rendimiento y escalabilidad con respecto a los tiempos de ejecución de la simulaciones realizadas en OpenFOAM para caudales de 65mᶟ/h, 75mᶟ/h, 85mᶟ/h y 95mᶟ/h respectivamente, haciendo uso de dos tipo de mallados (tetraédricos y hexaédricos). Los resultados obtenidos nos mostraron que existe una influencia negativa en los tiempos de ejecución de las simulaciones realizadas, pues hubo un aumento notable de los tiempos ejecutados a medida que se incrementaban más ordenadores, esto se ve reflejado en los resultados rendimiento y escalabilidad calculados, donde se notó que el factor de rendimiento al utilizar un solo nodo esclavo fue de 0.89, 0.95, 0.90 y 0.86 equivalentes al 98%, 95%, 90% y 86%, y al utilizar 8 nodos esclavos dicho factor disminuyo en 0.21, 0.20, 0.20 y 0.21 equivalentes al 21%, 20%, 20% y 21%, mientras que los resultados de eficiencia nos arrojaron los siguientes valores porcentuales de 94.67%, 92.11%, 99.39% y 94.16% para un solo nodo esclavo y 4.06%, 4.65%, 4.25% y 3.88% para 8 nodos esclavos. Con estos resultados podemos concluir que el sistema cluster implementado influye de forma negativa en la simulación numérica tridimensional del resalto hidráulico.