Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ClaudioACF.pdf: 1310703 bytes, checksum: 20942a00fb9b1da452758bbafaf1b59d (MD5) Previous issue date: 2003-09-23 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The last years have presented an increase in the acceptance and adoption of the parallel processing, as much for scientific computation of high performance as for applications of general intention. This acceptance has been favored mainly for the development of environments with massive parallel processing (MPP - Massively Parallel Processing) and of the distributed computation. A common point between distributed systems and MPPs architectures is the notion of message exchange, that allows the communication between processes. An environment of message exchange consists basically of a communication library that, acting as an extension of the programming languages that allow to the elaboration of applications parallel, such as C, C++ and Fortran. In the development of applications parallel, a basic aspect is on to the analysis of performance of the same ones. Several can be the metric ones used in this analysis: time of execution, efficiency in the use of the processing elements, scalability of the application with respect to the increase in the number of processors or to the increase of the instance of the treat problem. The establishment of models or mechanisms that allow this analysis can be a task sufficiently complicated considering parameters and involved degrees of freedom in the implementation of the parallel application. An joined alternative has been the use of collection tools and visualization of performance data, that allow the user to identify to points of strangulation and sources of inefficiency in an application. For an efficient visualization one becomes necessary to identify and to collect given relative to the execution of the application, stage this called instrumentation. In this work it is presented, initially, a study of the main techniques used in the collection of the performance data, and after that a detailed analysis of the main available tools is made that can be used in architectures parallel of the type to cluster Beowulf with Linux on X86 platform being used libraries of communication based in applications MPI - Message Passing Interface, such as LAM and MPICH. This analysis is validated on applications parallel bars that deal with the problems of the training of neural nets of the type perceptrons using retro-propagation. The gotten conclusions show to the potentiality and easinesses of the analyzed tools. / Os ?ltimos anos t?m apresentado um aumento na aceita??o e ado??o do processamento paralelo, tanto para computa??o cient?fica de alto desempenho como para aplica??es de prop?sito geral. Essa aceita??o tem sido favorecida principalmente pelo desenvolvimento dos ambientes com processamento maci?amente paralelo (MPP - Massively Parallel Processing) e da computa??o distribu?da. Um ponto comum entre sistemas distribu?dos e arquiteturas MPPs ? a no??o de troca de mensagem, que permite a comunica??o entre processos. Um ambiente de troca de mensagem consiste basicamente de uma biblioteca de comunica??o que, atuando como uma extens?o das linguagens de programa??o, permite a elabora??o de aplica??es paralelas, tais como C, C++ e Fortran. No desenvolvimento de aplica??es paralelas, um aspecto fundamental esta ligado ? an?lise de desempenho das mesmas. V?rias podem ser as m?tricas utilizadas nesta an?lise: tempo de execu??o, efici?ncia na utiliza??o dos elementos de processamento, escalabilidade da aplica??o com respeito ao aumento no n?mero de processadores ou ao aumento da inst?ncia do problema tratado. O estabelecimento de modelos ou mecanismos que permitam esta an?lise pode ser uma tarefa bastante complicada considerando-se par?metros e graus de liberdade envolvidos na implementa??o da aplica??o paralela. Uma alternativa encontrada tem sido a utiliza??o de ferramentas de coleta e visualiza??o de dados de desempenho, que permitem ao usu?rio identificar pontos de estrangulamento e fontes de inefici?ncia em uma aplica??o. Para uma visualiza??o eficiente torna-se necess?rio identificar e coletar dados relativos ? execu??o da aplica??o, etapa esta denominada instrumenta??o. Neste trabalho ? apresentado, inicialmente, um estudo das principais t?cnicas utilizadas na coleta dos dados de desempenho, e em seguida ? feita uma an?lise detalhada das principais ferramentas dispon?veis que podem ser utilizadas em arquiteturas paralelas do tipo Cluster Beowulf com Linux sobre plataforma X86 utilizando bibliotecas de comunica??o baseadas em aplica??es MPI - Message Passing Interface, tais como LAM e MPICH . Esta an?lise ? validada sobre aplica??es paralelas que tratam do problema do treinamento de redes neurais do tipo perceptrons usando retropropaga??o. As conclus?es obtidas mostram as potencialidade e facilidades das ferramentas analisadas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, the combined multi-direct forcing and immersed boundary method (IBM) were presented to simulate uid-structure interaction problems. The multi-direct forcing is used aim at satisfying the no-slip condition in the immersed boundary. For the numerical simulations was used a multi-purpose computer code that is being developed in the MFlab - Fluid Mechanics Laboratory of Federal University of Uberl^andia. Tests are made to validate the numerical schemes and routines were implemented to simulate uid-structures interaction problems. Furthermore, computational tools are developed to construct and manage and optimize the use of a Beowulf cluster where all the parallel simulations presented in this work were done. The Method of Manufactured Solutions has been used for order-of-accuracy verication in the computational uid dynamics code. Two uid-structure interaction problems were studied using this methodology. The rst is a ow over a sphere for some Reynolds numbers. The results were compared to empirical results, obtaining satisfactory approximations. The second one is a immersed simple pendulum. For this problem the results are in agreement with physics. Indeed, these are preliminar results. New tests must be done to make progress in the methodology. Improvements are proposed in the IBM, in the uid-structure model, in the turbulence model, in the method used to discretize the uid domain. It is also proposed to apply the methodology to real problems as risers and valves. / O presente trabalho tem como principal objetivo a aplicação do método multifoçagem (MMF) para solução numérica tridimensional de problemas de interação uidoestrutura, buscando-se garantir a condição de não-escorregamento na região da fronteira imersa. Para as simulações numéricas foi utilizado um código computacional multipropósito em desenvolvimento no MFlab - Laboratório de Mecânica dos Fluidos da Universidade Federal de Uberlândia. Foram feitas modificações nesse código para que se pudesse validá-lo para solução de problemas com fronteira imersa e foi implementada uma rotina para solução de um problema de interação uido-estrutura total. Além disso, foi desenvolvido um pacote de ferramentas computacionais que possibilitou instalar e melhorar o desempenho de um cluster do tipo Beowulf utilizado para o desenvolvimento das simulações num eriças em paralelo do presente trabalho. Utilizando o Método das Soluções Manufaturadas foram obtidas soluções sintetizadas para as equações de Navier-Stokes, o que possibilitou obter a ordem de convergência numérica do código computacional para problemas contínuos e a validação deste código para problemas envolvendo corpos imersos ao combinar a o método das soluções manufaturadas com a metodologia de fronteira imersa. Na sequência foi solucionado o problema de escoamento ao redor de uma esfera parada, cujos resultados foram comparados com referencias empíricas, obtendo-se boa aproximação. Ainda para esse caso foi feita a avalição da norma L2 para as soluções num eriças obtidas nos pontos lagrangianos verificando a garantia da condição de não-escorregamento e feita uma análise da inuência dos número de ciclos utilizados no método multi-forçagem. Foi vericado que a solução numérica obtida depende do número de ciclos o que faz com que seja necessário se estabelecer um critério de convergência para este método. Um segundo problema de interação uido-estrutura total foi estudado. Consiste em um pêndulo simples imerso em um uido que parte de uma dada posição angular inicial e oscila em torno da sua posição de equilíbrio, até parar. Para esse caso foram feitas análises quantitativas. Os resultados são preliminares mas coerentes com a física do problema, indicando que a metodologia é adequada para solução deste tipo de problema. / Mestre em Engenharia Mecânica