039e5f4806077acabb9d84f1927564ea6f157b18
5
Commits
| Author | SHA1 | Message | Date | |
|---|---|---|---|---|
  NotBigGhostandClaude Opus 5
|
039e5f4806 |
Батчинг GPU-чтения, компенсированные суммы и HRR-стенка на обоих бэкендах
БАТЧИНГ. Раньше после каждого шага делался map_async + poll(Wait) ради 48 байт итогов: на сетке 240×120 счёт упирался в 863 шаг/с при том, что сам счёт занимал 0.27 мс из 1.16 — три четверти времени машина стояла. Теперь k_stats2 пишет итоги в слот истории step % 128, а хост читает пачкой. Контракт бэкенда изменён с пошагового step() на advance(&mut out) + flush(): записи дописываются в вектор, синхронизация происходит только там, где дальше нужны актуальные данные (кадр гифки, живая строка отчёта). Замер: 240×120 — 6715 шаг/с против 863 (7.8×); пропускная способность 195 MLUPS против прежних 105. Паритет CPU/GPU сохранён: Cd 1.798 против 1.799, ⟨ρ⟩ 1.00090 против 1.00091. КОМПЕНСИРОВАННОЕ СУММИРОВАНИЕ (Кэхена–Ноймайера) в редукциях статистики и в сумме сил. Именно там теряется основная точность f32: наивная сумма по 10^5…10^7 узлам съедает ~log2(N) бит. Аппаратного f64 на целевом железе нет (в WGSL типа f64 не существует вовсе, а локальная Iris Xe сообщает shaderFloat64 = false), поэтому компенсация — единственный доступный способ. РАЗВАЛ СЧЁТА теперь ловится по уже посчитанным max|u| и ⟨ρ⟩, а не полным проходом по полю: на сетке 4096×2048 такой проход тянет с устройства сотни мегабайт, и делать его регулярно нельзя. Полная проверка осталась одна, в конце. HRR-СТЕНКА (--wall hrr, теперь умолчание). Условие Града — это ряд Эрмита, оборванный на 2-м порядке (ρ, u, Π). HRR продолжает его на третий, вычисляя коэффициенты не из популяций (их на стенке как раз и не хватает), а рекурсивно из уже известных: a₃_xxy = 2·u_x·a₂_xy + u_y·a₂_xx, a₃_xyy = 2·u_y·a₂_xy + u_x·a₂_yy В D2Q9 a₃_xxx и a₃_yyy решёткой не поддерживаются и отбрасываются. Третий порядок не трогает ρ, ρu и Π — соответствующие моменты весов обнуляются по симметрии, — что закреплено тестом. Моментная стенка перенесена на GPU (раньше её там не было вовсе, бэкенд отказывался запускаться): буфер индекса граничных узлов плюс ядро k_moment_wall. Скорость на момент t берётся из пост-столкновительного поля — столкновение сохраняет ρ и ρu, поэтому отдельное хранилище прошлого шага не нужно ни на одном бэкенде. Добавлена проверка лимита storage-биндингов адаптера: моментной стенке нужно 9 против 8 гарантируемых. Паритет на HRR: Cd 1.847 (CPU) против 1.848 (GPU). Три модели стенки на одной постановке дают 1.847 (hrr) / 1.845 (grad) / 1.856 (bouzidi). 33 теста, обе сборки чисты. Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com> |
||
|
NotBigGhostandClaude Opus 5
|
e3c2d417f8 |
Длительность в секундах (--time) и граничное условие Града как альтернатива Bouzidi
--time <секунды> задаёт длительность прогона прямо в физическом времени, число шагов считается как time/δt. Мотив: шаг не есть фиксированная порция времени — δt = u_lat·δx/u_phys привязан к размеру клетки, поэтому одно и то же число шагов на разных сетках покрывает разное физическое время (клетка втрое мельче ⇒ вместо 6 секунд получается 2). ГРАНИЧНОЕ УСЛОВИЕ ГРАДА (--wall grad) по Dorschner, Bösch, Chikatamarla, Boulouchos, Karlin, J. Fluid Mech. 801 (2016), разд. 2.1 и прил. B: недостающие популяции задаются не напрямую, а через целевые моменты — скорость (B 1), плотность (B 3) и тензор давлений (2.14)–(2.16), — после чего собираются приближением Града (2.13). Переиспользует grad_init, уже проверенный на эталоне Тейлора–Грина. Скорость на момент t берётся из пост-столкновительного поля: столкновение сохраняет ρ и ρu, поэтому отдельное хранилище прошлого шага не нужно. Добавлена также заведомо ступенчатая модель (--wall staircase) — не для счёта, а как база сравнения, показывающая, сколько именно даёт субсеточность. ИЗМЕРЕНО, насколько каждая модель субсеточна. Тело сдвигается внутри клетки, смотрится разброс Cd (Re=20, D=16, стационар): staircase 1.11%, grad 0.64%, bouzidi 0.19%. Град оказывается ровно между ступенькой и Bouzidi, и это следует из его устройства: положение стенки входит туда только через целевую скорость — одну усреднённую по узлу величину, тогда как Bouzidi подставляет свою долю пересечения в каждую популяцию отдельно. Сходимость по разрешению тела (домен 15D×10D, Re=20): bouzidi 2.581/2.529/2.521 и grad 2.618/2.534/2.521 при D=8/16/32. Обе состоятельны, сходятся к одному пределу с наблюдаемым порядком ≈2.7 и к D=32 неразличимы; на грубой сетке Град заметно хуже. Ступенчатая модель при D=16 даёт 2.69, то есть +6.7% к пределу против +0.4% у субсеточных. Заявленного в статье выигрыша Града по устойчивости на высоких Re в здешней канальной постановке воспроизвести не удалось: обе модели теряют счёт на одном и том же Re, то есть ограничивает не стенка. Поэтому умолчание остаётся bouzidi. В шапку добавлена диагностика границы тела: сколько линков идут по интерполяционной формуле, сколько сваливаются в ступенчатый отскок, каков разброс доли пересечения. На NACA и цилиндре интерполяция покрывает 100% линков. GPU-бэкенд условие Града пока не поддерживает и при таком выборе отказывается запускаться явно, а не считает молча по Bouzidi. Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com> |
||
|
NotBigGhostandClaude Opus 5
|
f174f1c9a0 |
Сверка со статьями: эталон Тейлора–Грина, выбор модели KBC, лечение продольной акустики
Проверка переориентирована на первоисточники из docs/origins вместо сравнения с
python-прототипом.
ЭТАЛОН ТЕЙЛОРА–ГРИНА (разд. VI 2D-статьи) — единственное течение статьи с точным
аналитическим решением. Второй порядок сходимости воспроизведён: 2.05 и 2.01 на
сетках 64/128/256, отдельно по амплитуде и по форме. Два места потребовали разбора:
* начальное давление. Течение несёт собственное поле p ~ ρu₀², находимое из
∇²p = 2ρ(ψ_xx·ψ_yy − ψ_xy²). Старт с ρ ≡ 1 сбрасывает разницу в акустику, которая
в периодическом ящике не затухает и садится полкой на ошибку. Работа 2024 года
делает то же самое явно, решая ∂ρ/∂t + ∇·(ρu₀) = D∇²ρ до стационара;
* способ измельчения. При фиксированном u₀ ошибка упирается в полку O(Ma²) (измерено:
относительная ошибка формы ∝ u₀^1.07). Порядок виден целиком только при диффузионном
измельчении, ν = const и u₀ ∝ 1/N. Это свойство слабо-сжимаемого метода, а не
реализации: LBGK на том же тесте даёт ту же полку, что согласуется с утверждением
статьи о практически одинаковом поведении всех моделей.
Добавлено приближение Града (ур. 58) для согласованного старта эталонов.
СВЕРКА ОПЕРАТОРА с пошаговым листингом работы 2024 года — совпадает дословно, включая
Δh = f − f^eq − Δs и f′ = f − β(2Δs + γΔh). Та же работа подтверждает относительный
порог вырожденности γ: стабилизатор «далеко не постоянен», а MRT с γ = const не
достигает той же устойчивости.
ВЫБОР СОСТАВА СДВИГОВОЙ ЧАСТИ (табл. I) — ключ --kbc-model: n1 = {N, Π_xy} (KBC D),
n2 = {N, Π_xy, T} (KBC C). По точности неразличимы, как и заявляет статья. Разница в
объёмной вязкости (ур. 57): у n2 она фиксирована ξ = ν, у n1 равна c_s²(1/(γβ) − ½) и
при измеренной ⟨γ⟩ ≈ 1.73 < 2 в среднем вчетверо больше ν. Поэтому вопреки ожиданию
именно n1 сильнее демпфирует продольную акустику и оставлен умолчанием.
ПРОДОЛЬНАЯ АКУСТИКА КАНАЛА — найдена причина «поршневого» поведения потока. Вход по
скорости акустически есть жёсткий поршень, выход по давлению — открытый конец; канал
работает четвертьволновым резонатором. Измерено: период пульсации 3332 шага против
расчётных 4·Nx/c_s = 3325, первый ноль автокорреляции ровно на Nx/c_s, затухание за
30000 шагов — 3.8%, то есть мода не гаснет. Возбуждал её сам старт из покоя.
Исправлено умолчаниями: --init uniform (домен сразу заполнен потоком) и автоподбор
губки по длине домена. Пульсация упала с 75% до 1.0% от скорости потока, а числа
выправились сами: St 0.183 против прежних 0.194 (литература 0.183), rms Cl 0.38
против 0.84, ⟨ρ⟩ = 1.0000. Отчёт теперь печатает период моды, время её вязкого
затухания и измеренную пульсацию с предупреждением при превышении 5%.
Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com>
|
||
|
NotBigGhostandClaude Opus 5
|
5d762ad9d6 |
Решатель KBC-2D на Rust: ядро по статьям, два бэкенда, гифка в реальном времени
Переписанный с нуля двумерный решатель LBM D2Q9 с энтропийным столкновением KBC в варианте «модель D» (табл. I 2D-статьи Bösch/Chikatamarla/Karlin, arXiv:1507.02509; в трёхмерных работах — KBC-N1). Код разложен по ролям на пять файлов: математика решателя, бэкенд под процессор, бэкенд под видеокарту, оркестратор, блок гифок. Ядро сверено с первоисточниками тестами (22 шт.): * проектор на сдвиг, выписанный аналитически из представления популяций через натуральные моменты (ур. 10), совпадает с матричным до 1e-13, идемпотентен; * γ из замкнутой оценки (ур. 17) — корень условия максимума энтропии (ур. 15); * сдвиговые моменты релаксируют ровно с 2β при любой γ, вязкость по ур. (5) воспроизводится затуханием сдвиговой волны с точностью лучше 1%; * сквозной бенчмарк статьи (дважды периодический сдвиговый слой, Re=3e4) сходится с fp64-эталоном питоновского решателя 0.6035. Порог вырожденности γ относительный (доля от ⟨Δ|Δ⟩): абсолютный подменял бы γ на 2 на большинстве узлов, молча превращая KBC в LBGK. Доля таких узлов печатается в отчёте. Бэкенды взаимозаменяемы и согласованы: CPU (rayon, f64) и GPU (wgpu/WGSL, f32) на одной постановке совпадают до 4–5 значащих цифр шаг в шаг; на Intel Iris Xe GPU даёт ~105 MLUPS против ~18 у процессора. Топология задачи строится один раз в cpu.rs и загружается в буферы, дублируется только физика — в WGSL. Анимация привязана к физическому времени потока, а не к скорости счёта: задержка кадра берётся из δt = u_lat·δx/u_phys. Дробная задержка раскладывается по целым сотым долям секунды накопителем (3,3,4,3,3,4,…), поэтому накопленное время кадров не уходит от физического; режим --gif-every auto подбирает шаг под реальное время при заданной частоте. Параметризовано: скорость и направление потока, число Рейнольдса, размер домена и размер ячейки в метрах, коэффициент и границы вложенного патча измельчения, семь форм тела (цилиндр, квадрат, ромб, эллипс, профиль NACA, треугольник, пластина) с углом атаки, время и разгон, оператор столкновения, режим выхода и губка, бэкенд, вся анимация и три уровня подробности отчёта. Известное расхождение с питоновским решателем на канальном случае (Cd выше на 9%, St ниже на 12% при совпадающих ⟨ρ⟩, ⟨Cm⟩ и rms Cl) описано в README вместе с тем, что уже исключено как причина. Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com> |
||
|
NotBigGhostandClaude Opus 5
|
11ff7b79b4 |
Начальный коммит: Vulkan-редактор SimVulcan + исследование KBC-LBM
Состояние на момент заведения репозитория. C++ приложение (src/, shaders/, tests/) — минимальный редактор 3D-моделей на Vulkan 1.3: орбитальная камера, три опорные сетки через начало координат, загрузка .obj с режимами отображения. Весь Vulkan изолирован в src/vk/. Исследование (docs/) — оригинальные статьи по KBC (docs/origins) и Python-решатель D2Q9 KBC-N1 с AMR 2x и SDF+Bouzidi (docs/theory). В решателе перед коммитом исправлены дефекты, найденные сверкой с первоисточниками: относительный порог знаменателя энтропийного стабилизатора (абсолютный вырождал KBC в LBGK на 77-99% узлов), заворот вход/выход в углах домена, диагностика средней плотности по фиктивным узлам тела, зашитый refine=2. Подробности — docs/theory/solver_2x_sdf/README.md. Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com> |