并行计算结果与串行结果差异很大的问题

ChimneyFoam

问题

之前用OpenFOAM分块并行计算，并没有注意结果是否有问题。但是最近用并行计算三维模拟的时候出现了很大的问题，这才回头看看二维的情况。发现二维的串行与并行结果差异也是巨大。模拟结果中这个上升的plume结构都不一样了，如果probe某个节点再对比二者的演化值，肯定也是没法接受。下面两个图是并行和串行在1000 year的结果。

串行计算已经与别人的程序做过benchmark对比了，是完全没有问题的。这个并行与串行的差异问题希望有大佬分享一下经验，多谢！

串行结果

并行结果

算例说明

算例使用的求解器是自己写的见docker HydrothermalFoam。

串行和并行的所有设置都是一样的，下面贴上并行参数设置字典

 FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "system";
    object      decomposeParDict;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 
numberOfSubdomains 4;
 
method          scotch;
 
simpleCoeffs
{
    n               (2 2 1);
    delta           0.001;
}
 
hierarchicalCoeffs
{
    n               (1 1 1);
    delta           0.001;
    order           xyz;
}
 
manualCoeffs
{
    dataFile        "";
}
 
distributed     no;
 
roots           ( );
 
 
// ************************************************************************* //

边界条件

其中压力中的noFlux边界条件是自己定义的，其实与fixedFluxPressure边界条件(U==0)的情况是一样的。

 FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volScalarField;
    object      T;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 
dimensions      [0 0 0 1 0 0 0];
 
internalField   uniform 278.15;     //278.15 K = 5 C
 
boundaryField
{
    top
    {
        type            inletOutlet;
        phi                     phi;
        inletValue      uniform 278.15;
    }
    bottom
    {
        type fixedValue;
        value   uniform 773.15; //placeholder
    }
    sidewalls
    {
        type            zeroGradient;
    }
}
 
// ************************************************************************* //

 FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volScalarField;
    object      p;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 
dimensions      [1 -1 -2 0 0 0 0];
 
internalField   uniform 250e5;
 
boundaryField
{
    top
    {
        type            fixedValue;
        value           uniform 250e5; 
    }
    bottom
    {
        type            noFlux;
    }
    sidewalls
    {
        type            noFlux;
    }
}

李东岳

很难判断别人的代码问题在哪里。并行与串行的区别，如果差别明显，主要是由于processor边界造成的，你看你的求解器里面的processor边界是否合理

ChimneyFoam

@东岳我猜也是边界条件的问题，这个processor边界需要自己在求解器里面处理吗？我没有处理过这个，我看OF自带的求解器里面好像也没有做处理，比如buoyantPimpleFoam。东岳老师您可以稍微给我点这方面的例子或者资料吗？多谢多谢！

ChimneyFoam

@东岳

这是不是就是问题的所在，这个procBoundary1to0和procBoundary0to1 的value是不是应该相等才对？

ChimneyFoam

检查了一下damBreak算例的并行，这个procBoundary1to0和procBoundary0to1 的value确实是不相等的，应该不是这个的问题。而且damBreak的并行和串行结果基本一致，说明肯定是我的solver或者边界条件的问题，可是我查了好久的资料都没有找到问题关键在哪。

浪迹天大

最近帮一个同事解决了类似问题，因为他对一个默认边界条件（calculated）的volScalarField量进行了fvc::grad操作，一个解决办法是fvc::grad之前先对这个量执行一下correctBoundaryConditions()。希望可以给你一个参考。

李东岳

buoyantPimpleFoam大体上可以参考rhoPimpleFoam 不过既然你们都说要buoyantPimpleFoam 我可以写一写 http://dyfluid.com/rhoPimpleFoam.html 网上也有一些其他的资料应该，不过自从我自己写自己的推导之后，就没看过别人的这个求解器只不过就是可压缩求解器+传热，没啥大的特殊

	FoamFile
	{
	version 2.0;
	format ascii;
	class dictionary;
	location "system";
	object decomposeParDict;
	}
	// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

	numberOfSubdomains 4;

	method scotch;

	simpleCoeffs
	{
	n (2 2 1);
	delta 0.001;
	}

	hierarchicalCoeffs
	{
	n (1 1 1);
	delta 0.001;
	order xyz;
	}

	manualCoeffs
	{
	dataFile "";
	}

	distributed no;

	roots ( );


	// ************************************************************************* //

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