МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕНОСА И ПОГЛОЩЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В МИШЕНЯХ ИНЕРЦИАЛЬНОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА С НЕПРЯМЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

А. В. Вронский,

И. С. Чубарешко,

А. А. Шестаков

Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.1. С. 3-16.

       Численное моделирование в задачах инерциального термоядерного синтеза позволяет оптимизировать постановки многочисленных экспериментов и уменьшать их число за счет сравнения результатов расчетов для различных конфигураций конструкций лазерных мишеней. Для задач инерциального термоядерного синтеза созданы двумерные и трехмерные модели переноса и поглощения лазерного излучения в приближении геометрической оптики. В настоящей работе излагается трехмерная модель переноса и поглощения лазерного излучения. Основной целью являются проверка и тестирование предложенной модели с демонстрацией полученных результатов. Расчеты, проведенные по этой модели, находятся в согласии с расчетами Ливерморской лаборатории США (рис. - 10, табл. - 3, список лит. - 21).

Полный текст статьи

Д. Г. Модестов
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.1. С. 17-26.

      Методика расчета временнoй постоянной в задачах переноса нейтронов не во многом отличается от аналогичных методик для частиц произвольной природы. Особенностью является учет влияния запаздывающих нейтронов, обычно использующий приближение, в котором перенос ядер-предшественников рассматривается в упрощенном виде. Для этого случая представлена методика моделирования такого переноса в указанном приближении. Для нее получены асимптотические зависимости систематической погрешности. В частности, показано, что для несильно подкритических систем данная погрешность ведет себя так же, как и в методе поколений при решении условно-критической задачи, а для надкритических систем ее вклад отсутствует. Для иллюстрации возможностей методики приводятся результаты расчета временнoй постоянной для двух систем - цельнометаллической критической сборки и ядерного реактора ВВЭР-1 000. При этом рассматривались как подкритические, так и надкритические состояния. Расчеты проводились с учетом и без учета запаздывающих нейтронов. Результаты расчетов подтверждают асимптотическое поведение погрешности, а при сравнении с результатами расчетов нестационарной задачи - корректность предлагаемой методики (рис. - 12, табл. - 3, список лит. - 6).

Полный текст статьи

Д. Г. Гордеев, Н. Н. Жильникова, Д. Н. Кидямкина, В. Г. Куделькин, М. В. Куликова, О. Н. Шумилина
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.1. С. 27-39.

      Представлены описание структур данных, организация программ и вычислений в векторизованной версии библиотеки УРС-ОФ, позволяющей проводить параллельные вычисления теплофизических функций на общей памяти с использованием стандарта OpenMP. Описаны порядок взаимодействия библиотеки УРС-ОФ с прикладной программой, приемы распараллеливания вычислений. Приведены примеры, иллюстрирующие особенности распараллеливания условных конструкций и итерационных циклов с использованием массивов масок, а также распараллеливание программ типа СуперУРС. Результаты исследований производительности представлены в виде метрики ускорения от оптимизации; результаты исследования масштабируемости, проведенного методом дробления задачи, представлены в виде метрики эффективности распараллеливания (рис. - 13, табл. - 1, список лит. - 20).

Полный текст статьи

В. И. Романов, Е. Е. Маслов, С. Ю. Гулаков
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.1. С. 40-47.

      Часто при проведении расчетных исследований прочности возникает необходимость учитывать неравномерные тепловые поля, в условиях которых происходит деформирование. Целью работы является описание метода передачи информации о пространственном распределении температуры в расчетную прочностную модель конструкции. На языке программирования Python реализована процедура интерполирования температуры в узлы конечно-элементной сетки для решения задач прочности по известным значениям температуры в точках упорядоченного множества, являющихся, например, узлами или центрами ячеек сетки для решения тепловой задачи. Процедура основывается на решении задачи о поиске нескольких ближайших соседей. Для осуществления эффективного поиска информация о точках-узлах интерполирования представлена в виде октодерева. В произвольной пространственной точке неизвестное значение температуры восстанавливается по известным значениям в точках-соседях с помощью пространственной линейной интерполяции, основанной на использовании метода наименьших квадратов.
      Приводятся результаты тестирования описываемого метода на модельной задаче. Показана высокая точность интерполирования. Описанный метод успешно применяется авторами для учета теплового состояния транспортных упаковочных комплектов, предназначенных для перевозки и хранения отработавшего ядерного топлива, при обосновании их безопасности. Намечены направления дальнейшего развития метода (рис. - 6, список лит. - 6).

Полный текст статьи

О. Ю. Милюкова
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.1. С. 48-61.

       Рассматривается новый предобусловливатель для решения систем линейных алгебраических уравнений с симметричной положительно определенной разреженной матрицей - предобусловливатель блочного неполного обратного треугольного разложения первого порядка по значению. Предлагается способ применения (MPI+OpenMP)-технологии для построения и обращения предобусловливателей блочного неполного обратного треугольного разложения второго и первого порядка по значению. При применении (MPI+OpenMP)-технологии число блоков в этих предобусловливателях кратно числу используемых процессоров и числу используемых потоков. Проводится сравнение времени решения задач с использованием исходной MPI-технологии и гибридной (MPI+OpenMP)-технологии на примере модельной задачи и ряда задач из коллекции разреженных матриц SuiteSparse. Сравнивается время решения этих задач методом сопряженных градиентов с предобусловливателями блочного неполного обратного треугольного разложения второго и первого порядка по значению (рис. - 7, табл. - 7, список лит. - 25).

Полный текст статьи

А. Э. Запонов, Д. С. Конради
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.1. С. 62-69.

       В пакете программ инженерного анализа и суперкомпьютерного моделирования "Логос" разработаны и реализованы расчетные модели взаимодействия интенсивного лазерного излучения с матричными фотоприемниками на основе InSb и Cd_xHg_1-x Te с подложками из Si, GaAs, Ge, InAs для определения их влияния на формирование и эволюцию возникающих при этом тепловых полей. Проанализированы и представлены в аналитическом виде температурные зависимости оптических и теплофизических характеристик исследуемых материалов. Показаны полученные результаты моделирования, проведены их анализ и обобщение (рис. - 6, табл. - 3, список лит. - 9).

Полный текст статьи

И. А. Мартынова, А. П. Мартынов, Д. Б. Николаев, В. Н. Фомченко
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.1. С. 70-82.

       Развитие сложных вычислительных комплексов для классов задач, использующих параллельные вычисления, предопределило необходимость формирования новых подходов к управлению процессами обработки данных, что и является предметом данной статьи. Работа с многомерными динамическими структурами характеризуется повышенными требованиями к достоверности выполняемых операций, быстродействию и прозрачности управления вычислениями. Предложенная авторами функционально-алгоритмическая модель пространственно-группового перемещения предназначена для построения траекторий обработки данных и траекторий их верификации при заданных параметрах входных и выходных информационных массивов. Модель не накладывает ограничений на обрабатываемые данные и является основой универсального инструментария для описания и анализа процессов информационного взаимодействия в сложных динамических системах, использующих параллельную обработку данных. В качестве примера применения данной модели и соответствующей ей системы пространственно-группового преобразования информационных потоков представлены результаты анализа однопоточных информационно-криптографических систем (рис. - 14, табл. - 3, список лит. - 16).

Полный текст статьи