Themenschwerpunkt
Entwicklung Exascale fähiger CFD Software mittels GPU-Beschleunigung
Einsatzort
Institut für Aerodynamik und Gasdynamik (IAG)
Vergütung: Lohn (in €)
Verg. Gr. TV-L EG13
Beginn Beschäftigung
Sofort
Hintergrund
Am 1. Januar 2023 hat das European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) zehn Exzellenzzentren eingerichtet, um Forschungs- und Innovationsmaßnahmen zur Entwicklung und Anpassung von HPC-Anwendungen für die Exascale- und Post-Exascale-Ära zu unterstützen. Innerhalb dieser Exzellenzzentren wird bestehende Simulationssoftware für die Exascale-Ära weiterentwickelt. Die Anpassung an die Exascale-HPC-Systeme erfordert erhebliche Änderungen an den bereits bestehenden Anwendungen. Dies soll sicherstellen, dass diese auf den künftigen Exascale-HPC-Systemen für die europäische Forschung und Industrie verfügbar sind und den aktuellen wissenschaftlichen, industriellen und gesellschaftlichen Herausforderungen gerecht werden.
Eines der zehn Exzellenzzentren ist das Exzellenzzentrum für Exascale CFD (CEEC). Dieses ist ein Konsortium von neun europäischen Universitäten und befasst sich mit Themen aus dem Ingenieurwesen, der Luftfahrt und atmosphärischen Grenzschichten. Diese Themen werden exemplarisch durch sechs Leuchtturmprojekte am Beispiel der Wechselwirkung zwischen Stoß und Grenzschicht und dem Buffet an Tragflügeln am Rande der Flugenveloppe, der aeroelastischen Simulation von Tragflügeln, der Topologieoptimierung statischer Mischer, der lokalen Erosion eines Offshore-Windturbinenfundaments, der Simulation atmosphärischer Grenzschichtströmungen und des Rumpfs von Handelsschiffen im Modellmaßstab dargestellt. Die verwendete Software wird im Hinblick auf die Simulation dieser Leuchtturmprojekte auf Exascale-HPC-Systemen weiterentwickelt.
Problemstellung der Aufgaben
Innerhalb des Exzellenzzentrums CEEC wird unter anderem der am IAG, in der Arbeitsgruppe von Prof. Andrea Beck, entwickelte CFD Strömungslöser FLEXI, basierend auf einem Discontinuous Galerkin (DG) Verfahren, verwendet. Dieser CFD-Löser wird derzeit effizient auf CPU basierten HPC-Systemen eingesetzt. Beim Übergang in die Exascale-Ära wandelt sich die HPC-Systemarchitektur verstärkt in Richtung von Systemen mit zusätzlichen Beschleunigern wie z.B. GPUs. Im Rahmen dieses Projektes soll die Algorithmik des DG Codes FLEXI weiterentwickelt werden, um die durch die Beschleuniger zur Verfügung gestellten zusätzlichen Rechenressourcen effizient zu nutzen. Dieses beinhaltet u.a. eine Optimierung der zugrunde liegenden Datenstruktur angepasst für die Verwendung von Beschleunigern.
Die hierdurch verfügbaren Rechenressourcen ermöglichen die numerische Behandlung des am IAG bearbeiteten Leuchtturm Projektes der Wechselwirkung zwischen Stoß und Grenzschicht und dem Buffet an Tragflügeln. Hierbei kann auf die langjährige Erfahrung bei der Simulation der Tragflügelumströmung innerhalb der Arbeitsgruppe zurückgegriffen werden.
Die Arbeit im Exzellenzzentrum CEEC bietet die Möglichkeit, mit führenden europäischen Forschern aus fünf verschiedenen Ländern zusammenzuarbeiten und zur algorithmischen Entwicklung beizutragen, die von problemspezifischen Anwendungen angetrieben wird. Dies wird durch regelmäßige Diskussionen und zwei persönliche Treffen pro Jahr unterstützt. Es besteht die Möglichkeit aktiv an der Verbreitung der Projektergebnisse auf verschiedenen Konferenzen und Veranstaltungen teilnehmen. Nähere Informationen über die Inhalte der Arbeiten erhalten Sie bei dem unten angegebenen Ansprechpartner.
Anforderungen
Voraussetzung ist ein sehr guter M.Sc.-Abschluss in einem technischen, Informatik oder naturwissenschaftlichen Studiengang mit fundierten Kenntnissen in numerischen Methoden, gute Programmierkenntnisse in FORTRAN, C++ o.ä., sowie GPU Programmierkenntnisse in CUDA, HIP, OpenACC o.ä.
Haben wir Ihr Interesse geweckt?
Die Universität Stuttgart möchte den Anteil der Frauen im wissenschaftlichen Bereich erhöhen und ist deshalb an Bewerbungen von Frauen besonders interessiert. Vollzeitstellen sind grundsätzlich teilbar. Schwerbehinderte werden bei gleicher Eignung vorrangig eingestellt. Die Einstellung der akademischen Mitarbeiter/innen erfolgt durch die Zentrale Verwaltung.
Fragen zum Projekt richten Sie bitte an:
M.Sc. Daniel Kempf
Tel.: 0711 / 685 63435
daniel.kempf@iag.uni-stuttgart.de
Bewerbungen senden Sie bitte an:
Prof. Dr.-Ing. Andrea Beck
Tel.: 0711 / 685 60218
andrea.beck@iag.uni-stuttgart.de
Institut für Aerodynamik und Gasdynamik
Universität Stuttgart
Pfaffenwaldring 21
70550 Stuttgart