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Towards automatic exploration of bifurcation diagrams for large-scale applications

Thies, Jonas und Hennig, Rebekka-Sarah und Wouters, Michiel (2019) Towards automatic exploration of bifurcation diagrams for large-scale applications. ENUMATH 2019, 2019-09-30 - 2019-10-04, Egmont aan Zee, the Netherlands.

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Kurzfassung

There are several libraries for computing branches of steady states of dynamical systems, e.g. LOCA (http://www.cs.sandia.gov/LOCA/) for large-scale problems like nonlinear PDEs. The core algorithms typically are (pseudo-)arclength continuation, Newton-Krylov methods and (sparse) eigenvalue solvers. While LOCA includes some basic techniques for computing bifurcation points and switching branches, the exploration of a complete bifurcation diagram still takes a lot of programming effort and manual interference. On the other hand, recent developments in algorithms for fully automatic exploration are condensed in a Python tool called PyNCT (https://pypi.org/project/PyNCT/). The scope of this algorithmically versatile software is, however, limited to relatively small (e.g. 2D) problems because of the lack of a high-performance linear algebra implementation of the numerical core. In this talk we aim to combine the best of both worlds: a high-level implementations of algorithms in PyNCT with parallel models and linear algebra implemented in Trilinos (LOCA/Epetra). PyNCT is extended to non-symmetric systems and its complete backend is replaced by the phist library (https://bitbucket.org/essex/phist), which allows straight-forwared coupling to Epetra and PDE models implemented originally for LOCA. We apply the new code to reaction-diffusion and fluid dynamics models in three space dimensions to demonstrate its potential. By combining state-of-the-art automatic continuation algorithms from PyNCT with high-performance solvers and preconditioners from phist and Trilinos, we show that fully automatic bifurcation analysis on HPC systems is possible.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130650/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Towards automatic exploration of bifurcation diagrams for large-scale applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Thies, JonasJonas.Thies (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hennig, Rebekka-Sarahresahennig (at) web.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wouters, MichielUniversity of AntwerpNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2019
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Python, HPC, bifurcation diagrams, sparse linear algebra, parallel computing
Veranstaltungstitel:ENUMATH 2019
Veranstaltungsort:Egmont aan Zee, the Netherlands
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:30 September 2019
Veranstaltungsende:4 Oktober 2019
Veranstalter :TU Delft
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben SISTEC (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Simulations- und Softwaretechnik > High Performance Computing
Institut für Simulations- und Softwaretechnik
Hinterlegt von: Thies, Jonas
Hinterlegt am:25 Nov 2019 10:05
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:34

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