Publication

Supercomputers and their use in modeling subsurface solute transport

David Andrew Barry
1990
Article
Résumé

Supercomputers offer a wide range of possibilities for advancing knowledge and solving difficult, real-world problems. Solute transport-related theory and applications have long been an area of specialization within hydrology. In this review, recent applications of supercomputers to solute transport problems are presented. These applications are based mostly on the assumption of a dilute solute, allowing the governing equations to be decoupled. An application of supercomputers is the simulation of solute transport in large heterogeneous spatial domains by both direct solution of the governing equations and by particle- tracking methods. An impetus for this research has been the rapid increase in predictive dispersion models based on analytical stochastic theory. Up until now, relatively few applications have incorporated algorithms designed with a targeted supercomputer in mind, with the result that the machine’s potential cannot be exploited fully. Since many numerical problems are reduced to solutions of algebraic systems when they are implemented on computers, algorithms for linear algebraic systems of equations suitable for vector and parallel machines are discussed in some detail. Data analysis, necessary both for evaluating emerging theories and for more “routine” applications like determining model parameters, is identified as another general area that is ably handled by supercomputers. In particular, supercomputers offer a way to become less dependent on parametric assumptions and constraints, substituting, instead, raw computational power. Visualization techniques and associated facilities have flourished alongside the development of supercomputer centers. These offer the possibility for real-time viewing of solute transport processes, both real and simulated, although little has been produced thus far. It is expected that many more researchers involved with subsurface solute transport will make use of supercomputers in the future.

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vignette|redresse=1.2|Le supercalculateur IBM Blue Gene/P de l'Argonne National Laboratory fonctionne avec utilisant un système de refroidissement standard par air, groupé dans et interconnectés par un réseau de fibre optique à haute vitesse (2007). vignette|redresse=1.2|Le superordinateur Columbia du centre de recherche Ames Research Center de la NASA, composé de Intel Itanium 2, regroupés en de , et exécutant un système d'exploitation Linux (2006).
Frontier (superordinateur)
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Système de calcul formel
Un système de calcul formel (computer algebra system ou CAS en anglais) est un logiciel qui facilite le calcul symbolique. La partie principale de ce système est la manipulation des expressions mathématiques sous leur forme symbolique. Les expressions peuvent être : des polynômes avec de multiples variables ; des fonctions (fonctions trigonométriques, exponentielle, etc.) ; des fonctions spéciales (gamma, zêta, erf, Bessel, etc.
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