| //Росатом/ ВНИИЭФ |
|
|
Выпуск 2/2013УДК 519.6ПРИМЕНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ОБРАЗЦОВ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ / М. А. Погосян, Е. П. Савельевских, Р. М. Шагалиев, А. С. Козелков, Д. Ю. Стрелец, А. А. Рябов, А. В. Корнев, Ю. Н. Дерюгин, В. Ф. Спиридонов, К. В. Циберев // С. 3–18. Рассматриваются вопросы, связанные с внедрением отечественных суперкомпьютерных технологий в авиастроительную отрасль России. Представлены основные составляющие и этапы реализации проекта "Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий", одобренного на заседании Комиссии при Президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики. Показана роль суперкомпьютерных вычислительных технологий в жизненном цикле отработки существующих и разработке перспективных образцов техники в авиастроении. Представлен ряд практических задач авиастроения, решенных с помощью отечественных суперкомпьютерных технологий. Ключевые слова: суперкомпьютер, суперкомпьютерные технологии, суперЭВМ, внедрение, авиастроение, авиационная техника, проектирование, компьютерная модель, моделирование, программные средства, валидация, база данных, дискретные модели, инженерные расчеты. УДК 519.6+533.6 ПРОГРАММНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДВУМЕРНЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ОСНОВЕ ЯВНОЙ СХЕМЫ ГОДУНОВА–КОЛГАНА–РОДИОНОВА / А. В. Родионов, И. Ю. Мышкина, В. Ф. Спиридонов, С. В. Стародубов, К. В. Циберев, А. В. Корнев // С. 19–36. Работа посвящена созданию программного модуля для численного моделирования аэродинамических задач на основе явной разностной схемы Годунова–Колгана–Родионова. Представлены результаты разработки и тестирования алгоритмов расчета двумерных плоских течений. На примере решения задач различного типа анализируется эффективность используемой расчетной методики в сравнении с другими известными программными пакетами. Ключевые слова: программный модуль, вычислительная аэродинамика, уравнения Эйлера и Навье–Стокса, модель турбулентности Спаларта–Аллмараса, схема Годунова–Колгана–Родионова. УДК 534.222.2 РАЗВИТИЕ ВОЗМУЩЕНИЙ В СИСТЕМЕ СТАЛКИВАЮЩИХСЯ ПЛАСТИН / К. Е. Городничев, С. Е. Куратов // С. 37–47. В линейном приближении рассматривается задача об эволюции неоднородностей в конфигурации ударная волна – контактный разрыв – ударная волна при наличии постоянного поля возмущений плотности перед фронтом одной из ударных волн. Используется подход, основанный на представлении решения в виде совокупности энтропийно-вихревой и звуковой волн. Показано существование трех диапазонов угла падения первоначального возмущения на фронт ударной волны, различающихся природой поведения среды в зафронтовой области. Найдены условия поддержания колебаний фронта ударных волн. Приведены решения для двух значений волнового вектора начальных возмущений. Ключевые слова: гидродинамическая неустойчивость, энтропийно-вихревые волны, звуковые волны, возмущение фронта ударной волны. УДК 517.958:536.2 TVD-СХЕМА ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ ПЕРЕНОСА ИЗЛУЧЕНИЯ В P1- ПРИБЛИЖЕНИИ / А. Д. Гаджиев, Д. А. Кошутин, А. А. Шестаков // С. 48–56. Рассматривается TVD-схема для численного решения переноса излучения в P1-приближении. За основу взята трехточечная схема, эквивалентная монотонной схеме первого порядка в инвариантах Римана. Путем ТVD-модификации основных функций строится трехточечная схема, обладающая следующими свойствами: 1) неявность, безусловная устойчивость; 2) первый порядок аппроксимации по времени и второй порядок аппроксимации по пространству, кроме отдельных точек с экстремумами; 3) улучшенные монотонные свойства по сравнению с линейными схемами второго порядка аппроксимации по пространству; 4) консервативность; 5) обобщаемость на многомерные геометрии. Ключевые слова: перенос теплового излучения, P1-приближение. УДК 51-72 АППРОКСИМАЦИЯ ОБОБЩЕННЫХ ФУНКЦИЙ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ / С. В. Алюков // С.57–62. Рассматриваются новые методы аппроксимации обобщенных функций и их производных, в частности дельта-функции. Разработанные методы не имеют недостатков рядов Фурье и позволяют аппроксимировать обобщенные функции и их производные со сколь угодно высокой точностью. Предлагаемые методы позволяют понять структуру и характер поведения обобщенных функций и их производных. Ключевые слова: аппроксимация, обобщенные функции, дельта-функция, функция Хевисайда, рекурсивная последовательность. УДК 519.6 НЕФТЕОТДАЧА ПЛАСТОВ СЛОЖНОЙ СТРУКТУРЫ ПРИ ДВУХФАЗНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ НЕФТИ / В. М. Конюхов, П. А. Машенькин, А. Н. Чекалин // С. 63–77. Рассматриваются вопросы математического и численного моделирования процесса фильтрации неньютоновской нефти и подошвенной воды в трещиновато-пористом пласте, вскрытом вертикальной добывающей скважиной, работающей в режиме заданного дебита. Система уравнений двухфазной фильтрации в трещинах и блоках учитывает гравитационные силы, обусловленные различием плотностей фаз, сжимаемость нефти, воды и пород пласта, зависимость абсолютной проницаемости трещин от давления в пласте, неньютоновское поведение нефти в зависимости от модуля скорости фильтрации. Для численного решения задачи разработаны соответствующие алгоритмы, реализованные в программном комплексе. Проведен анализ влияния различных фильтрационно-емкостных и геометрических параметров коллектора, а также режима работы скважины на нефтеотдачу пласта. В частности, показано, что нефтеотдача пласта тем выше, чем меньше значение модуля скорости фильтрации предельного разрушения структуры нефти. С увеличением длины пласта (при прочих равных условиях) его нефтеотдача снижается. Наличие неньютоновских свойств нефти приводит к немонотонному характеру зависимости нефтеотдачи от дебита добывающей скважины. Наиболее эффективным является циклический режим ее работы, при котором соотношение между периодами простоя и работы скважины обусловлено отношением вязкостей нефти с разрушенной и неразрушенной структурой. Ключевые слова: численное моделирование, двухфазная фильтрация, трещиновато-пористый пласт, неньютоновская нефть, подошвенная вода. УДК 517.958:536.2 МЕТОД ДЕКОМПОЗИЦИИ КОММУНИКАЦИОННЫХ ПРОСТРАНСТВ В РЕАЛИЗАЦИИ КОЛЛЕКТИВНЫХ ОПЕРАЦИЙ MPI / С. И. Сапронов // С. 78–85. Современные высокопроизводительные кластерные системы чаще всего имеют неоднородную инфраструктуру, когда гетерогенные вычислительные узлы с многоядерной архитектурой соединены посредством разнообразных коммуникационных средств. Такая неоднородность может оказывать критическое влияние на производительность параллельных приложений, которые используют коллективные коммуникации MPI: обмены через общую память на отдельных узлах должны эффективно согласовываться с обменами по быстрым и медленным каналам, соединяющим различные узлы. Одним из возможных способов адаптации средств обмена сообщениями к новым условиям применения является реализация для коллективных операций новых алгоритмов, учитывающих ту или иную особенность коммуникаций. Такой подход зачастую очень трудоемок. В статье освещается альтернативный подход, который предусматривает возможность более эффективного использования уже существующих алгоритмов коллективных операций. Суть этого метода заключается в разбиении сложного коммуникационного пространства, на котором изначально инициируется коллективная операция (всех процессов, выполняемых под управлением коммуникатора), на однородные подпространства (подкоммуникаторы) и в последующем выполнении этих операций по частям на отдельных подпространствах. Таким образом, организуется большой набор дополнительных алгоритмов коллективных операций. Преимущества таких алгоритмов заключаются, во-первых, в использовании достоинств уже существующих алгоритмов в однородной среде исполнения; во-вторых, в одновременном выполнении отдельных частей коллективной операции на независимых коммуникационных подпространствах; в-третьих, в сокращении количества медленных коммуникаций. Ключевые слова: MPI, параллельные вычисления, алгоритмы коллективных операций. УДК 004.42 КОМПОНЕНТ ПРОВЕРКИ КОРРЕКТНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ MPI В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ S-MPI / А. В. Огородников, Н. А. Побуринная, М. И. Старов // С.86 –94. Современные параллельные программные комплексы, созданные с использованием MPI, становятся все сложнее; они используют все большее количество вычислительных ядер, а следовательно, MPI-процессов. Кроме того, сложность и частая неоднозначность стандарта MPI накладывает целый ряд ограничений на использование функций MPI. Все это усложняет процесс написания корректных и переносимых MPI-программ даже экспертами. Разрабатываемый инструмент MCCT призван облегчить программистам поиск реальных и потенциальных проблем в параллельном коде MPI. Данный программный компонент проверки корректности использования MPI входит в состав разрабатываемого комплекса S-MPI – первого подобного коммерческого продукта в России. На ряде примеров проблемного исходного кода MPI демонстрируется успешное обнаружение проблем с использованием MCCT. Приводятся результаты проверки корректности двух программных пакетов – ЛЭГАК-ДК и ЛОГОС, разработанных в РФЯЦ-ВНИИЭФ. Замеры производительности МССТ подтверждают его достаточно хорошую конкурентоспособность. Ключевые слова: MCCT, проверка корректности, MPI, программный комплекс S-MPI. Сведения об авторах: |