УЧЕТ ИСТОРИИ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ПРИ ПРЯМОМ ЧИСЛЕННОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ДВУМЕРНЫХ ЗАДАЧАХ

Ю. В. Янилкин, А. Р. Гужова, Л. И. Дегтяренко, В. Ю. Колобянин, В. А. Шмелев
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2023. Вып.1. С. 3-15.

       Предлагается новый подход к прямому численному моделированию турбулентного перемешивания разноплотных смешивающихся и несмешивающихся веществ. Идея подхода заключается в том, чтобы в смешанных ячейках, содержащих перемешивающиеся вещества, разделить состояния гомогенных смесей и гетерогенных, состоящих из фрагментов с контактными границами. Описывается метод решения двумерных задач, разработанный в методике ЭГАК для реализации описанного выше подхода. Метод тестируется на классической задаче турбулентного перемешивания, возникающего вследствие неустойчивости Рэлея-Тейлора при постоянном ускорении контактной границы между двумя разноплотными газами (рис. - 8, табл. - 3, список лит. - 20).

А. А. Шестаков
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2023. Вып.1. С. 16-28.

      Уравнение переноса является одним из фундаментальных уравнений математической физики, широко используемых для описания процессов радиационной газовой динамики. Огромное число работ посвящено проблеме построения численных методов решения уравнения переноса излучения. Отдельным классом среди них выделяются нелинейные схемы TVDR повышенного порядка (выше первого) аппроксимации, построенные по классической методологии TVD. В работе проведены исследования устойчивости разностных схем TVDR с использованием спектрального признака Неймана для одномерного уравнения переноса. Для сравнения приведены условия устойчивости схем St и TVD. Сделаны выводы об условиях устойчивости схем TVD и TVDR (рис. - 15, табл. - 3, список лит. - 8).

А. Н. Разин, В. В. Змушко, А. А. Синельникова
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2023. Вып.1. С. 29-41.

      На примере распада вихря Тейлора-Грина изучается влияние диссипативных погрешностей разностной методики МИМОЗА на результат численного моделирования задачи. Уравнения Эйлера интегрируются по схеме второго порядка точности с реконструкцией потоков через грани ячеек. Серия расчетов с трехмерными начальными данными выполнена на последовательности измельчающихся сеток, содержащих (N+1)³, (2N+1)³, (4N+1)³, (8N+1)³, (16N+1)³ ячеек, N = 32. Для оценки влияния начальных условий на результат проведено моделирование задачи с двумерными начальными данными. Результаты выполненных по методике МИМОЗА расчетов сравниваются между собой и с данными других авторов, полученными как по уравнениям Эйлера, так и уравнениям Навье-Стокса (рис. - 12, табл. - 1, список лит. - 15).

В. Ю. Колобянин, И. Н. Чистякова
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2023. Вып.1. С. 42-50.

      Описывается программа ЭГИДА-ТЕСТ с двухуровневым распараллеливанием (MPI+OpenMP), разработанная для тестирования высокопроизводительных вычислительных систем, ориентированных на численное моделирование сложных физических процессов. Приводится описание газодинамических тестов, входящих в состав ЭГИДА-ТЕСТ, представлены функциональные возможности программы для анализа полученных результатов тестирования. Внимание уделено особенности реализации системной части тестовой программы, которая позволяет рассматривать любой тест в программе ЭГИДА-ТЕСТ как набор мини-тестов с различными характеристиками.
      Программа ЭГИДА-ТЕСТ является упрощенным аналогом методики моделирования течений многокомпонентной сплошной среды ЭГАК, что позволяет сделать прогноз эффективности работы реального приложения на исследуемой высокопроизводительной вычислительной системе (рис. - 2, табл. - 3, список лит. - 7).

А. Э. Запонов
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2023. Вып.1. С. 51-59.

       Одной из задач, предваряющей использование математического моделирования при разработке современных летательных аппаратов, является валидация нагрева пластины из алюминиевого сплава АМг-6 непрерывным лазерным излучением. Моделирование нагрева пластины выполнено в модуле "Логос Тепло" пакета программ инженерного анализа и суперкомпьютерного моделирования "Логос". Проведено сравнение полученных расчетных данных с известными экспериментальными данными. В результате валидации установлено, что максимальная относительная погрешность максимальной температуры тыльной поверхности пластины в процессе воздействия на пластину лазерного излучения не превысила ≈ 15 % (рис. - 9, список лит. - 7).

И. М. Анисина
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2023. Вып.1. С. 60-67.

       Данная статья продолжает серию работ, анализирующих экспериментальные данные о деформации грунтового основания железнодорожного пути при прохождении одного или нескольких длинносоставных поездов, полученные сотрудниками ВНИИЖТ. Предложенная в этих работах математическая модель хорошо описывает деформацию грунта под нагрузкой и его последующую релаксацию, но не воспроизводит полученную экспериментально зависимость средних значений вертикальных сил, действующих на рельс, от скорости поезда. Этот вопрос рассмотрен в настоящей работе. Предложенная в работе модель, описывающая нагрузку на рельс и деформацию грунтового основания пути в зависимости от поездной нагрузки с учетом центробежного ускорения и демпфирующих свойств грунта, хорошо согласуется с имеющимися экспериментальными данными. Полученная методика позволяет прогнозировать рост динамических отступлений в вертикальной плоскости при прохождении длинносоставных поездов, что необходимо для планирования выправочных работ (рис. - 10, список лит. - 5).

А. Л. Потехин
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2023. Вып.1. С. 68-75.

       Универсальность параллельной системы постобработки ScientificView, обеспечивающей визуализацию результатов компьютерного моделирования, требует поддержки различных типов представления данных: двумерных и трехмерных, заданных на структурированных и неструктурированных сетках, а также данных, заданных на наборах материальных точек (кластеры, молекулы, частицы).
      Ряд моделирующих программ использует структурированные сетки с адаптивно-встраиваемыми подсетками для локального детального описания геометрии изделий или протекающих физических процессов. В данной работе описываются особенности реализации алгоритмов ScientificView, обеспечивающих графическую обработку такого типа данных в трехмерной постановке (рис. - 8, список лит. - 3).

М. Л. Сидоров, Т. С. Агапова
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2023. Вып.1. С. 76-88.

       Представлена возможность построения двойственной сетки в параллельном режиме, реализованная в сеточном генераторе цифрового продукта "Логос Гидрогеология". Рассматривается двойственная сетка, состоящая из многогранных ячеек и строящаяся на базе основной сетки, ячейками которой являются тетраэдры, призмы, гексаэдры и пирамиды. Рассмотрена концепция программы и приведено описание алгоритма построения двойственной сетки, используемого в сеточном генераторе. Указаны особенности работы сеточного генератора, которые могут возникать при построении сеточных моделей в параллельном режиме, и случаи ограничения метода построения двойственных сеток. На примерах тестовых и реальных моделей территорий продемонстрированы получающиеся сеточные модели. Приведены результаты построения сеточных моделей в последовательном и параллельном режимах (рис. - 23, табл. - 3, список лит. - 10).