A parallelized particle tracing code for CFD simulations in Earth sciences

Abstract

The problem of convective flows in a highly viscous fluid represents a common research direction in Earth Sciences. In order to trace the convective motion of the fluid material, a source of passive particles (or tracers) that flow at a local convection velocity and do not affect the pattern of flow is commonly used. It is presented a parallelized tracer code that uses passive and weightless particles with their position computed from their displacement during a small time interval at the velocity of flow -previously calculated for a given point in space and time. The tracer code is integrated in the open source package CitcomS, which is widely used in the solid Earth community (www.geodynamics.org). It is benchmarked the tracer code on the state-of-the-art CyberDyn parallel machine, a High Performance Com-puting (HPC) Cluster with 1 344 computing cores available at the Institute of Geodynamics of the Romanian Academy.

El problema de los flujos convectivos en un fluido altamente viscoso representa una dirección común de investigación en Ciencias de la Tierra. Para rastrear el movimiento convectivo de un material fluido, se utiliza una fuente pasiva de partículas (o trazadores) que fluyen en el campo local de velocidades y no afectan el flujo. Es presentado un código paralelizado de trazadores que utiliza partículas pasivas e ingrávidas cuyas posiciones están calculadas según su desplazamiento durante un intervalo de tiempo pequeño -para una velocidad de flujo previamente calculada. El código de trazadores está integrado en el paquete de código abierto CitcomS, que se utiliza ampliamente en la comunidad de las Ciencias de la Tierra (www.geodynamics.org). Es comparado el código de trazadores en una computadora de alto rendimiento HPCC Cyberdyn, un cluster de alto rendimiento con 1 344 nudos de cálculo, disponible en el Instituto de Geodinámica de la Academia Rumana.