HPC simulation of sedimentary basin

The upper part of the Earth crust is modelled as superimposed regions of homogeneous rock with constant physical properties. On geo- logical time frames, rocks can be considered fluids with very high viscosity and their evolution can be described by the Stokes equations. To solve the problem in a reasonable time it is important to develop a parallel implementation. In this work, the solution of the Stokes problem is coupled with a suitable algorithm to track the interfaces between rock lay- ers. The parallel implementation of this solver presents some challenges: we need to find suitable parallel preconditioner for the Stokes problem and to devise an efficient strategy for the set of hyperbolic equations governing the interface tracking. Simulations have been performed on several HPC architectures to test and optimize the proposed solutions. Details on perfor- mance and scalability are given.

La parte superiore della crosta terrestre è stata modellata come strati sovrapposti di roccia omogenea con proprietà fisiche costanti. Nella scala temporale gelogica le rocce possono essere considerate fluidi con altissima viscosità e la loro evoluzione può essere quindi descritta da una equazione di Stokes. Per risolvere il problema matematico in un tempo ragionevole, è importante sviluppare un implementazione parallela. In questo lavoro, la soluzione del problema di Stokes è accoppiato con un algoritmo adatto per tracciare le interfacce tra varie rocce. La realizzazione parallela di questo solutore presenta alcune sfide: bisogna trovare un adeguato precondizionatore parallelo per il problema di Stokes e bisogna elaborare una strategia efficace per il sistema di equazioni iperboliche che governano il tracciamento dell'interfaccia. Le simulazioni sono state eseguite su diverse architetture HPC per testare e ottimizzare le soluzioni proposte. Vengono forniti dettagli sulle performance e sulla scalabilità.