Выпуск 4/2009

АННОТАЦИИ:

УДК 519.6
РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ НА НЕСТРУКТУРИРОВАННЫХ СЕТКАХ ДИРИХЛЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭКОНОМИЧНОЙ СХЕМЫ / И. Д. Софронов, А. И. Панов, А. В. Самодолов // С. 3

Описывается экономичная разностная схема для решения многомерного уравнения теплопроводности на неструктурированных сетках Дирихле. Данная схема была предложена и обоснована И. Д. Софроновым. Отличительной особенностью схемы является то, что она оказывается применимой на сильно неравномерных сетках, составленных из ячеек с переменным числом вершин. Схема может использоваться для численного решения как линейной, так и квазилинейной теплопроводности в двумерном и трехмерном случаях.

Ключевые слова: неструктурированные сетки Дирихле, схема расщепления по направлениям, численное решение двумерных и трехмерных задач теплопроводности.

УДК 519.6

МЕТОДИКА СОЛЯРИС ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НА МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ ЭВМ ПЕРЕНОСА ИЗЛУЧЕНИЯ В МНОГОМЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ С ВАКУУМНЫМИ ПОЛОСТЯМИ С УЧЕТОМ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ И ДРУГИХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ / О. А. Абрамова, А. А. Базин, Г. В. Долголева, Т. В. Королькова, С. Н. Крупина, В. М. Мельников, В. Ф. Миронова, Е. А. Новикова, П. И. Певная, Е. И. Рябов, И. Н. Салова, Б. П. Тихомиров, Ю. А. Циберева, Р. М. Шагалиев, Б. Н. Шамраев // C.12 

В работе описывается методика СОЛЯРИС, предназначенная для численного моделирования на многопроцессорных ЭВМ переноса излучения в сложных многомерных конструкциях, содержащих оптически плотные и оптически прозрачные области, с учетом газодинамического движения и спектрального переноса излучения в веществе в квазидиффузионном приближении в одномерной постановке.
Сформулированы физико-математические модели, изложены принципы построения методики, моделирующей разнородные физические процессы, описываются основные алгоритмы методики и подходы к распараллеливанию, приводятся результаты эффективности распараллеливания.

Ключевые слова: численное моделирование, спектральный перенос излучения в вакууме, теплопроводность, квазидиффузионное приближение, одномерное приближение, газовая динамика, спектральная диффузия, неравновесная диффузия, коэффициенты видимости, кинетика термоядерного горения, поглощение и перенос лазерной энергии, кинетика разложения и горения взрывчатого вещества, вспучивание полимерного покрытия, плавление, параллельные вычисления.

УДК 533.6.011.72

ОБОБЩЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ СООТНОШЕНИЯ НА СКАЧКЕ УПЛОТНЕНИЯ / А. Л.  Адрианов // C. 22 

Дан вывод обобщенных дифференциальных соотношений на криволинейном скачке уплотнения в неравномерном потоке вязкого теплопроводного совершенного газа. Вязкие слагаемые при этом учтены в приближении сдвигового слоя с асимптотическим порядком О (1). В процессе вывода соотношений применяется система символьных преобразований на ЭВМ. Окончательно соотношения записаны в матричной форме с малым параметром при старших производных и нелинейных членах. Коэффициенты соотношений в силу их громоздкости не приводятся. В предельном невязком случае обобщенные дифференциальные соотношения тождественно совпадают с известным результатом.

Ключевые слова: криволинейный скачок уплотнения, вязкий теплопроводный совершенный газ, сдвиговый слой, схематизация скачка поверхностью сильного газодинамического разрыва, система аналитических символьных преобразований на ЭВМ, обобщенные дифференциальные соотношения (условия) на криволинейном скачке уплотнения, асимптотический подход, малый параметр, предельный невязкий случай, краевой эффект, дополнительная дифференциальная связь, вихревая модель взаимодействия, аналитическое решение.

УДК 519.6

МЕТОДИКА СНДМА ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕЧЕНИЙ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ НЕРАВНОВЕСНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ПЛАЗМЫ / В. Д. Атаманенко, Г. В. Долголева, В. А. Жмайло, И. В. Попов // C. 31 

Рассматривается методика СНДМА, предназначенная для расчета течений излучающей неравновесной молекулярной плазмы совместно с кинетикой химических, фотохимических, плазмохимических, фото- и радиационно-плазмохимических реакций в воздушной плазме.
Дается описание используемой физической модели, методики численного решения, проводится сравнение результатов численных расчетов с аналитическими решениями тестовых задач.

Ключевые слова: расчет течений излучающей неравновесной молекулярной плазмы, методика численного решения.

УДК 621.039.586

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДЛЯ ЦИЛИНДРА КОНЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ С ВНУТРЕННИМИ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА / М. В. Кащеев // C. 45 

Рассматривается задача об остывании однородного цилиндрического стержня с круглым сечением и конечной длиной, помещенного в среду с переменной во времени температурой. На границах стержня происходит теплообмен по закону Ньютона. В цилиндре действуют источники тепла, зависящие от времени. Задача нестационарной теплопроводности ограниченного цилиндра решена методом конечных интегральных преобразований.

Ключевые слова: задача теплопроводности, цилиндрический стержень, внутренние источники тепла, метод конечных интегральных преобразований, дифференциальный оператор, характеристическое уравнение, ядро преобразования, граница, окружающая среда.

УДК 519.6

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ РАБОТЫ МУЛЬТИПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ / Ю. Г. Бартенев, А. М. Варгин, В. А. Ерзунов, В. В. Кошелев, Д. В. Кульнев, Д. И. Липов, П. С. Лобанов, А. В. Ломтев,  Д. А. Новаев, А. Н. Петрик, Т. В. Семенова, Г. П. Семенов, С. А. Фирсов, Е. Б. Щаникова // C. 49 

Дается описание пакета программ Noise Measurement Suite для измерения шума в параллельной ЭВМ с большим числом процессоров, влияющего на эффективность распараллеливания счета задач. В литературе под шумом (noise) понимаются случайные помехи вычислительному процессу, например, вследствие неравномерной работы множества элементов из-за возникающих между ними конфликтов, разновременной работы системы управления параллельной ЭВМ на различных процессорах. Пакет позволяет оценить влияние шума на эффективность выполнения параллельных приложений пользователей на данной вычислительной системе и дает оценку возможности масштабирования данной аппаратно-программной платформы для построения более мощных вычислительных систем с требуемыми показателями эффективности данных  параллельных приложений.

Ключевые слова: многопроцессорные ЭВМ, параллельное приложение, процесс, операционная система, язык программирования Python.

УДК 519.6

СИСТЕМА ПАКЕТНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАДАНИЙ JAM / А. Б. Киселев, С. Н. Киселев // C. 60 

Описанная в статье система пакетной обработки заданий JAM (СПО JAM) создана для обеспечения эффективного использования вычислительных ресурсов обслуживаемого ею кластера. С этой целью в СПО JAM реализован программный метод заполнения промежутков (backfill), его комбинации с алгоритмами худшее заполнение и лучшее заполнение (worst-fit и best-fit), а также алгоритм распределения заданий по узлам кластера с учетом структуры связей его высокопроизводительной коммуникационной среды.
В статье дается общая характеристика системы, приводится схема взаимодействия ее программных компонентов, в частности, связь планировщика с исполнительными демонами СПО JAM, реализованная благодаря использованию программной технологии JINI и сервиса JavaSpace. Описываются возможности системы, которых нет в подобных ей коммерческих или свободно распространяемых программных продуктах: 

• передача информации из потоков вывода и диагностики процессов задания программному серверу, находящемуся на управляющем инструментальном компьютере;
• взаимодействие серверных и исполнительных компонентов, реализованное с применением технологии JINI  с сервисом JavaSpace;
• распределение задания на смежные узлы, подключенные к смежным коммутаторам высокопроизводительной коммуникационной сети;
• настраиваемый программный механизм контроля “пульса” задания, позволяющий автоматически завершать зависшее задание.

Система пакетной обработки заданий JAM интегрирована с единой системой управления заданиями (ЕСУЗ) и в комплексе с  ней может быть использована для управления неоднородным вычислительным комплексом крупного ВЦ.

Ключевые слова: многопроцессорная вычислительная система, пакетная обработка заданий, планирование пакетного задания, программный метод изменения очередности выполнения задания (backfill).

УДК 519.6

СРЕДА ПОДДЕРЖКИ ИНТЕРАКТИВНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДЛЯ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ / П. А. Васев // C. 67 

Для отладки параллельных программ и сокращения времени проведения вычислительных экспериментов крайне полезной может оказаться возможность интерактивного взаимодействия исследователя с работающей программой. Это подразумевает наблюдение за состоянием параллельной программы и возможность управлять ею во время исполнения. Однако в настоящее время отсутствуют стандартные технологии, позволяющие реализовать такой сценарий. Поэтому представляет особый интерес возможность доработки современных систем вычислений с тем, чтобы оснастить их функцией запуска задач в интерактивном режиме.
Другим, не менее полезным применением интерактивного взаимодействия является возможность визуализации данных в удаленном режиме, т. е. без передачи самих данных на компьютер исследователя. Это позволяет сократить задержку между завершением вычислений и началом визуального анализа результатов, а также экономит сетевые и дисковые ресурсы.
В настоящей работе представлена простая и удобная программная система, реализующая упомянутые сценарии интерактивного взаимодействия. Система предназначена для наблюдения и управления задачами малого и среднего размеров, позволяет проводить удаленную визуализацию с применением современных технологий построения пользовательского интерфейса и может применяться как в локальных, так и глобальных сетях.

Ключевые слова: визуализация, параллельные вычисления, интерфейс.

УДК 621.386.12/17

ВЛИЯНИЕ “ПЕРЕПАКОВКИ” ПРОЕКЦИЙ ПУЧКА ИЗЛУЧЕНИЯ ИЗ ВЕЕРНОЙ ГЕОМЕТРИИ В ПАРАЛЛЕЛЬНУЮ НА КАЧЕСТВО ТОМОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ / С. А. Лавров, Е. Н. Симонов // C. 78 

Рассмотрены алгоритмы реконструкции изображения по методу обратного проецирования с фильтрацией сверткой для веерной и параллельной геометрий сканирования. Представлен алгоритм перепаковки проекций пучка излучения из веерной геометрии в параллельную.
Показано, что с увеличением числа ракурсов меры различия изображений для веерной геометрии и для параллельной геометрии после перепаковки уменьшаются как для высококонтрастных, так и для низкоконтрастных объектов.
Ключевые слова: рентгеновская компьютерная томография, веерная и параллельная геометрии сканирования, реконструкция изображения, перепаковка.

Сведения об авторах