ПРИМЕНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ОБРАЗЦОВ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

М. А. Погосян, Е. П. Савельевских, Р. М. Шагалиев, А. С. Козелков, Д. Ю. Стрелец, А. А. Рябов, А. В. Корнев, Ю. Н. Дерюгин, В. Ф. Спиридонов, К. В. Циберев
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.2. С. 3-18.

Рассматриваются вопросы, связанные с внедрением отечественных суперкомпьютерных технологий в авиастроительную отрасль России. Представлены основные составляющие и этапы реализации проекта "Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий", одобренного на заседании Комиссии при Президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики. Показана роль суперкомпьютерных вычислительных технологий в жизненном цикле отработки существующих и разработке перспективных образцов техники в авиастроении. Представлен ряд практических задач авиастроения, решенных с помощью отечественных суперкомпьютерных технологий (рис. 15, список лит. - 4 назв.).

А. В. Родионов, И. Ю. Мышкина, В. Ф. Спиридонов, С. В. Стародубов, К. В. Циберев, А. В. Корнев
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.2. С. 19-36.

Работа посвящена созданию программного модуля для численного моделирования аэродинамических задач на основе явной разностной схемы Годунова-Колгана-Родионова. Представлены результаты разработки и тестирования алгоритмов расчета двумерных плоских течений. На примере решения задач различного типа анализируется эффективность используемой расчетной методики в сравнении с другими известными программными пакетами (рис. 20, табл. 1, список лит. - 12 назв.).

К. Е. Городничев, С. Е. Куратов
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.2. С. 37-47.

В линейном приближении рассматривается задача об эволюции неоднородностей в конфигурации ударная волна - контактный разрыв - ударная волна при наличии постоянного поля возмущений плотности перед фронтом одной из ударных волн.
       Используется подход, основанный на представлении решения в виде совокупности энтропийно-вихревой и звуковой волн. Показано существование трех диапазонов угла падения первоначального возмущения на фронт ударной волны, различающихся природой поведения среды в зафронтовой области. Найдены условия поддержания колебаний фронта ударных волн. Приведены решения для двух значений волнового вектора начальных возмущений (рис. 5, список лит. - 11 назв.).

А. Д. Гаджиев, Д. А. Кошутин, А. А. Шестаков
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.2. С. 48-56.

Рассматривается TVD-схема для численного решения переноса излучения в P₁-приближении. За основу взята трехточечная схема, эквивалентная монотонной схеме первого порядка в инвариантах Римана. Путем ТVD-модификации основных функций строится трехточечная схема, обладающая следующими свойствами:

С. В. Алюков
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.2. С. 57-62.

Рассматриваются новые методы аппроксимации обобщенных функций и их производных, в частности дельта-функции. Разработанные методы не имеют недостатков рядов Фурье и позволяют аппроксимировать обобщенные функции и их производные со сколь угодно высокой точностью. Предлагаемые методы позволяют понять структуру и характер поведения обобщенных функций и их производных (рис. 8, список лит. - 7 назв.).

В. М. Конюхов, П. А. Машенькин, А. Н. Чекалин
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.2. С. 63-77.

Рассматриваются вопросы математического и численного моделирования процесса фильтрации неньютоновской нефти и подошвенной воды в трещиновато-пористом пласте, вскрытом вертикальной добывающей скважиной, работающей в режиме заданного дебита. Система уравнений двухфазной фильтрации в трещинах и блоках учитывает гравитационные силы, обусловленные различием плотностей фаз, сжимаемость нефти, воды и пород пласта, зависимость абсолютной проницаемости трещин от давления в пласте, неньютоновское поведение нефти в зависимости от модуля скорости фильтрации. Для численного решения задачи разработаны соответствующие алгоритмы, реализованные в программном комплексе.
       Проведен анализ влияния различных фильтрационно-емкостных и геометрических параметров коллектора, а также режима работы скважины на нефтеотдачу пласта. В частности, показано, что нефтеотдача пласта тем выше, чем меньше значение модуля скорости фильтрации предельного разрушения структуры нефти. С увеличением длины пласта (при прочих равных условиях) его нефтеотдача снижается. Наличие неньютоновских свойств нефти приводит к немонотонному характеру зависимости нефтеотдачи от дебита добывающей скважины. Наиболее эффективным является циклический режим ее работы, при котором соотношение между периодами простоя и работы скважины обусловлено отношением вязкостей нефти с разрушенной и неразрушенной структурой (рис. 9, табл. 2, список лит. - 21 назв.).

С. И. Сапронов
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.2. С. 78-85.

Современные высокопроизводительные кластерные системы чаще всего имеют неоднородную инфраструктуру, когда гетерогенные вычислительные узлы с многоядерной архитектурой соединены посредством разнообразных коммуникационных средств. Такая неоднородность может оказывать критическое влияние на производительность параллельных приложений, которые используют коллективные коммуникации MPI: обмены через общую память на отдельных узлах должны эффективно согласовываться с обменами по быстрым и медленным каналам, соединяющим различные узлы. Одним из возможных способов адаптации средств обмена сообщениями к новым условиям применения является реализация для коллективных операций новых алгоритмов, учитывающих ту или иную особенность коммуникаций. Такой подход зачастую очень трудоемок.
       В статье освещается альтернативный подход, который предусматривает возможность более эффективного использования уже существующих алгоритмов коллективных операций. Суть этого метода заключается в разбиении сложного коммуникационного пространства, на котором изначально инициируется коллективная операция (всех процессов, выполняемых под управлением коммуникатора), на однородные подпространства (подкоммуникаторы) и в последующем выполнении этих операций по частям на отдельных подпространствах. Таким образом, организуется большой набор дополнительных алгоритмов коллективных операций.
       Преимущества таких алгоритмов заключаются, во-первых, в использовании достоинств уже существующих алгоритмов в однородной среде исполнения; во-вторых, в одновременном выполнении отдельных частей коллективной операции на независимых коммуникационных подпространствах; в-третьих, в сокращении количества медленных коммуникаций. (рис. 9, список лит. - 4 назв.).

А. В. Огородников, Н. А. Побуринная, М. И. Старов
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.2. С. 86-94.

Современные параллельные программные комплексы, созданные с использованием MPI, становятся все сложнее; они используют все большее количество вычислительных ядер, а следовательно, MPI-процессов. Кроме того, сложность и частая неоднозначность стандарта MPI накладывает целый ряд ограничений на использование функций MPI. Все это усложняет процесс написания корректных и переносимых MPI-программ даже экспертами.
       Разрабатываемый инструмент MCCT призван облегчить программистам поиск реальных и потенциальных проблем в параллельном коде MPI. Данный программный компонент проверки корректности использования MPI входит в состав разрабатываемого комплекса S-MPI - первого подобного коммерческого продукта в России.
       На ряде примеров проблемного исходного кода MPI демонстрируется успешное обнаружение проблем с использованием MCCT. Приводятся результаты проверки корректности двух программных пакетов - ЛЭГАК-ДК и ЛОГОС, разработанных в РФЯЦ-ВНИИЭФ.
       Замеры производительности МССТ подтверждают его достаточно хорошую конкурентоспособность (рис. 1, табл. 6, список лит. - 9 назв.).