МЕТОДЫ РАСПАРАЛЛЕЛИВАНИЯ МНОГОМЕРНЫХ ЗАДАЧ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ С ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ НА СЕТКАХ БЛОЧНО-МАТРИЧНОГО ТИПА

Б.Л. Воронин, О.И. Бутнев, А.Н. Быков, А.М. Ерофеев, С.И. Скрыпник, И.Д. Софронов, Д. Нильсен
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2000. Вып.1. С. 3-7.

Приводится описание методов распараллеливания, используемых при создании параллельной программы, реализуюшей эйлерово-лагранжеву методику численного решения трехмерных нестационарных задач газовой динамики с теплопроводностью на сетках блочно-матричного типа. Разработано два принципиально различных подхода к организации массивно-параллельных вычислений.
       Проведено численное исследование эффективности распараллеливания для различных способов геометрической декомпозиции задачи, для двух режимов загрузки процессоров и в зависимости от соотношения арифметической и коммуникационной работы.
       Приведена эффективность распараллеливания созданной параллельной программы на различных высокопараллельных вычислительных системах (рис. 6, табл. 4, список лит. - 10 назв.).

И.Д. Софронов, С.А. Бельков, О.А. Винокуров, Л.С. Мхитарьян, Н.А. Рябикина
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2000. Вып.1. С. 8-15.

Рассматриваются методика расчета спектрального переноса излучения в приближении диффузии в программном комплексе МИМОЗА-НД и реализация расчета уравнений кинетики ионизации в приближении среднего иона.
       По модернизированному комплексу МИМОЗА-НД, позволяющему учесть эффекты нестационарного неравновесного спектрального переноса рентгеновского излучения, проведены двумерные расчеты асимметричных мишеней, исследуемых в экспериментах по облучению рентгеновских мишеней на установке "Искра-5". Проведено сопоставление результатов расчетов с экспериментальными данными. Показано, что наблюдается удовлетворительное согласие расчетных нейтронных выходов и времени генерации нейтронов с экспериментальными данными (рис. 5, табл. 1, список лит. - 13 назв.).

О. А. Воронова, В. В. Евдокимов, О. А. Звенигородская, М. С. Самигулин, Г. Г. Фарафонтов, Р. М. Шагалиев, В. А. Шумилин
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2000. Вып.1. С. 16-20.

Приводится описание пакета программ ТЕНАР, предназначенного для численного моделирования поведения ядерных энергетических установок при различных режимах работы, от номинальных до аварийных, с сохранением структуры оборудования.
       Пакет состоит из набора программ, позволяющих моделировать процессы, протекающие в основных элементах ядерных энергетических установок. В состав пакета входят программы, позволяющие учитывать следующие процессы: перенос нейтронов и их взаимодействие со средой; кинетику запаздывающих нейтронов и выгорания изотопов; течение теплоносителя в контуре циркуляции и в корпусе ядерных энергетических установок; теплоперенос в твердых элементах; термомеханику тепловыделяющих элементов. Пакет может дополняться новыми компонентами, позволяющими учитывать необходимые процессы (рис. 1, список лит. - 6 назв.).

А.В. Алексеев, О.А. Звенигородская, Р.М. Шагалиев
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2000. Вып.1. С. 21-26.

Дано краткое описание алгоритма распараллеливания численного решения трехмерного нестационарного многогруппового уравнения диффузии нейтронов, реализованного в программе KOPAT-3D.
       Приводятся результаты численных исследований рассматриваемого алгоритма на задачах моделирования нейтронных процессов в ЯЭУ на многопроцессорных ЭВМ отечественного и зарубежного производства (рис. 5, табл. 3, список лит. - 7 назв.).

Н.М. Рудько, С.И. Скрыпник
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2000. Вып.1. С. 27-32.

Рассматривается методика распараллеливания численного решения трехмерного уравнения теплопроводности, в которой аппроксимация потоков энергии осуществляется неявными по времени операторами на переменном пространственном шаблоне. Размерность шаблона зависит от степени неортогональности расчетной сетки.
       По программе, реализующей данную методику, был проведен ряд тестовых расчетов. Результаты расчетов показали, что методика обеспечивает высокую эффективность распараллеливания (рис. 3, список лит. - 6 назв.).

О.О. Муругова, Ю.Д. Чернышёв
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2000. Вып.1. С. 33-37.

Приводятся результаты методических расчетов по исследованию влияния коэффициентов искусственной вязкости на точность расчетов задач с ударными волнами различной интенсивности в случаях идеального газа и вещества с трехчленным уравнением состояния. Предлагается способ повышения точности счета ударных волн (рис. 10, табл. 1, список лит. - 4 назв.).

А.Г. Козуб, О.А. Пронина
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2000. Вып.1. С. 38-44.

Излагаются основные положения квазирегулярной методики расчета процессов газодинамики многомерных нестационарных задач. Предлагаемая методика базируется на регулярной эйлерово-лагранжевой методике комплекса РАМЗЕС и многосеточном методе расщепления по пространственным направлениям. На результатах методических расчетов демонстрируется эффективность методики и реализующих ее программ (рис. 10, табл. 1, список лит. - 4 назв.).

С.П. Беляев
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2000. Вып.1. С. 45-49.

Приводятся результаты исследования проблем создания изначально параллельных программ на примере параллельной программы, реализующей методику расчета трехмерных нестационарных задач газодинамики в переменных Лагранжа. В программе реализовано мелкозернистое поточечное распараллеливание. В ее состав входят подпрограммы динамической балансировки, первоначальной загрузки задачи одним процессором на все процессоры системы, подпрограмма сбора и запись на диск, счетная программа, подпрограмма выбора переменного шага.
       Разработка параллельной программы проводилась на PC в ОС Windows 95 на языке С++. Для "тяжелой" задачи на сетке размером 48 x 48 x 48 ячеек при счете на 12 процессорах коэффициент ускорения составил 11,561, а коэффициент использования процессоров - 0,963. Для "легкой" задачи ускорение вычислений составило 10,422, а коэффициент использования - 0,868 (табл. 4, список лит. - 2 назв.).

И.Д. Софронов, И.В. Демин, В. А. Новичихин, Л.Н. Смирнова, А.А. Солоненков, С.А. Холин
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2000. Вып.1. С. 50-54.

По программе МИМОЗА проведены расчеты слойки Забабахина из 16 пар тяжелых и легких слоев с аспектными отношениями 0,1 и 0,2 соответственно при внешнем радиусе 10 см и радиусе центральной области 0,0652 см. Расчеты проводились без учета и с учетом теплопроводности. При различии в размерах областей в 1000 раз существенным является использование распараллеливания. В основу алгоритма распараллеливания авторами была положена схема, в которой разные счетные области задачи считаются на отдельных процессорных элементах, а в качестве граничных условий на очередном шаге берутся значения, полученные на предыдущем временном шаге. Для уменьшения времени простоя процессоров в конце каждого шага производится перегруппировка счетных областей и изменение порядка их счета согласно статистике, полученной на предыдущем шаге (табл. 1, список лит. - 16 назв.).

А.Г. Козуб, О.А. Пронина
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2000. Вып.1. С. 55-61.

Описываются алгоритмы и программы глобальной перестройки двумерной расчетной сетки в комплексе программ РАМЗЕС. Для пересчета сеточных величин предлагаются нетрадиционные алгоритмы, базирующиеся на представлении линий и многоугольников их растровой разверткой, применяемой в компьютерной графике. На конкретных примерах демонстрируется работоспособность и эффективность разработанных методов и программ (рис. 6, список лит. - 5 назв.).