Lethe-DEM: an open-source parallel discrete element solver with load balancing
Notice bibliographique
Résumé
Approximately $${75}\%$$ of the raw material and $${50}\%$$ of the products in the chemical industry are granular materials. The discrete element method (DEM) provides detailed insights of phenomena at particle scale, and it is therefore often used for modeling granular materials. However, because DEM tracks the motion and contact of individual particles separately, its computational cost increases nonlinearly $$O(n_\mathrm{p}\log (n_\mathrm{p}))$$ – $$O(n_\mathrm{p}^2)$$ (depending on the algorithm) with the number of particles ( $$n_\mathrm{p}$$ ). In this article, we introduce a new open-source parallel DEM software with load balancing: Lethe-DEM. Lethe-DEM, a module of Lethe, consists of solvers for two-dimensional and three-dimensional DEM simulations. Load balancing allows Lethe-DEM to significantly increase the parallel efficiency by $$\approx {25}$$ – $${70}\%$$ depending on the granular simulation. We explain the fundamental modules of Lethe-DEM, its software architecture, and the governing equations. Furthermore, we verify Lethe-DEM with several tests including analytical solutions and comparison with other software. Comparisons with experiments in a flat-bottomed silo, wedge-shaped silo, and rotating drum validate Lethe-DEM. We investigate the strong and weak scaling of Lethe-DEM with $${1}\le n_\mathrm{c} \le {192}$$ and $${32}\le n_\mathrm{c} \le {320}$$ processes, respectively, with and without load balancing. The strong-scaling analysis is performed on the wedge-shaped silo and rotating drum simulations, while for the weak-scaling analysis, we use a dam-break simulation. The best scalability of Lethe-DEM is obtained in the range of $${5000}\le n_\mathrm{p}/n_\mathrm{c} \le {15{,}000}$$ . Finally, we demonstrate that large-scale simulations can be carried out with Lethe-DEM using the simulation of a three-dimensional cylindrical silo with $$n_\mathrm{p}={4.3}\times 10^6$$ on 320 cores.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,027 | 0,006 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».