Универсальная технология параллельных вычислений для решения пространственных задач, описываемых системами уравнений в частных производных гиперболического типа.
Научный руководитель>: академик РАН Белоцерковский О.М. Исполнители: к.ф.-м.н. Опарин А.М.; д.ф.-м.н, проф. Трошкин О.В.., к.ф.-м.н. Антоненко М.Н., к.ф.-м.н Конюхов А.В.; к.ф.-м.н. Крагинский Л.М.; Попов И.С.; к.ф.-м.н Фортова С.В.
Разработана оригинальная технология параллельных вычислений для численного моделирования задач, описываемых системами уравнений гиперболического типа. В основе технологии лежит формализация и унификация большого числа вычислительных методов. На основе указанной технологии разработан программный пакет, позволяющий упростить создание параллельных программ для численного моделирования. Предложена концепция прозрачности параллелизма для пользователя. Предложена объектная модель, используя которую, построение нового приложения для численного моделирования сводится к интеграции готовых программных блоков. Разработаны графический интерфейс пользователя и другие элементы пре- и постпроцессинга.
Разработка прикладного математического обеспечения для крупномасштабного моделирования в механике сплошных сред, управлении и медицине на системах с массовым параллелизмом.
Научный руководитель: чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н., проф. Холодов А.С.
Исполнители: чл.-корр. РАН Замышляев Б.В.; д.ф.-м.н., доц. Бабаков А.В.; д.ф.-м.н., проф. Голомазов М.М.; д.ф.-м.н. Ступицкий Е.Л.; к.ф.-м.н. Репин А.Ю.; Холодов Я.А. и др.
Разработаны и реализованы высокоточные монотонные разностные схемы ориентированные на вычислительные системы с массовым параллелизмом для численного моделирования возмущений в ионосфере Земли, взаимодействия этих возмущений с окружающей средой и с магнитным полем Земли на основе 3D уравнений магнитной газодинамики.
Разработаны методы распараллеливания и пакеты программ для расчета аэротермодинамики спускаемых аппаратов с учетом физико-химических процессов в поле течения с использованием многопроцессорных вычислительных комплексов.
Разработаны параллельные алгоритмы и программы для расчета обтекания аппаратов сложной пространственной формы и проведены исследования аэродинамики в диапазоне от дозвуковых до сверхзвуковых скоростей на многопроцессорных вычислительных комплексах.
Разработаны ╚параллельные╩ вычислительные модели для волновых и диффузионных процессов на графах (глобальные модели интенсивного уличного движения в мегаполисе, прохождения паводков и перенос загрязнений в крупных разветвленных речных системах, динамики стержневых конструкций и каркасных сооружений и др.).
Разработка программного комплекса для расчета течений стратифицированной жидкости около сферы для многопроцессорных вычислительных комплексов.
Научный руководитель: чл.-корр.РАН, д.ф.-м.н., проф. Гущин В.А.
Исполнители: к.ф.-м.н. Матюшин П.В.
Создан, распараллелен и протестирован программный комплекс для прямого численного моделирования обтекания сферы вязкой несжимаемой диффузионной линейно стратифицированной жидкостью. Для тестирования была использована задача о генерации течения, индуцированного диффузией на покоящейся сфере в покоящейся линейно стратифицированной жидкости, которая имеет на малых временах асимптотическое аналитическое решение, а на больших временах выходит на стационарное осесимметричное решение, которое сравнивалось с результатами эксперимента. Во время тестирования впервые была открыта волновая природа формирования прослоек (скачков) плотности в этой задаче. Проведены пробные расчеты пространственного обтекания сферы вязкой несжимаемой диффузионной линейно стратифицированной жидкостью при (Re, Fr) = (100, 0.08), (200, 1) на сетке 120х60х120 с 20 и 10 точками в пограничном слое, соответственно.
Создание для многопроцессорного вычислительного комплекса программно-алгоритмического обеспечения для решения задач гиперзвукового обтекания тел на основе трехмерных уравнений Навье-Стокса с учетом химических реакций в газе и на поверхности.
Научный руководитель: д.ф.-м.н., проф. Шевелев Ю.Д..
Исполнители: Сызранова Н.Г., Михалин В.А., Максимов Ф.А., Громов В.Г., Сахаров В.И.
Проведена адаптация программы расчета гиперзвукового пространственного обтекания тел к многопроцессорному комплексу РАRАМ 10000. Проведены параметрические расчеты около тела сложной формы для совершенного газа. Проведен анализ влияния реальных свойств воздуха на аэродинамические характеристики. Проведены расчеты около тел реальной формы с учетом неравновесных химических реакций.
Создание и применение пакета прикладных программ (GDT 5.0) для численного моделирования газодинамических процессов.
Научный руководитель: академик РАН О.М. Белоцерковский.
Исполнитель: д.ф.-м.н. Зибаров А.В.
Пакет предназначен для моделирования пространственных двух- и трехмерных нестационарных течений в многокомпонентных, многофазных системах вязкого и невязкого газа при наличии теплопроводности, диффузии и химических реакций.
Основные отличия новой версии: усовершенствование физико-химические подмоделей и архитектуры солверов; разработка и применение новой системы визуализации; распараллеливание алгоритмов, позволяющее использовать программу на многопроцессорных компьютерах; создание варианта программы для операционной системы Unix.
Реализация метода интегральных соотношений на многопроцессорных вычислительных системах, примеры реализации для летательных аппаратов.
Научный руководитель: академик РАН Белоцерковский О.М.
Исполнители: д.ф.-м.н., проф. Голомазов М.М.
Исследование гиперзвукового обтекания затупленных тел с учетом химических реакций представляет собой математически сложную и практически важную научную проблему. Существующие методы и алгоритмы решения задачи требуют больших затрат времени при их реализации на персональных компьютерах. В данной работе проведена модификация численного метода, являющегося развитием схемы II метода интегральных соотношений Дородницына-Белоцерковского, на трехмерные пространственные течения для исследования обтекания затупленных тел. Отличительной особенностью метода является быстрая сходимость итерационного процесса, малый необходимый объем оперативной и внешней памяти. Разработка алгоритма распараллеливания программы и использование вычислительного комплекса параллельной архитектуры PARAM-10000 позволило осуществить расчет движения космического аппарата по траектории спуска в атмосфере планеты Марс.
