МЕТОД ДИСКРЕТНЫХ ОРДИНАТ С TVD-РЕКОНСТРУКЦИЕЙ И СИНТЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД УСКОРЕНИЯ ИТЕРАЦИЙ ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

А. Д. Гаджиев, Д. А. Кошутин, А. А. Шестаков
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.3. С. 3-15.

Разработка эффективного численного метода решения уравнения переноса теплового излучения является сложной проблемой. В работе рассмотрена новая методика для численного решения одномерного уравнения переноса теплового излучения. Суть нового подхода состоит в применении метода дискретных ординат с TVD-реконструкцией для решения кинетического уравнения и синтетического метода на основе P₁-приближения для ускорения сходимости итераций при совместном решении уравнения переноса и уравнения энергии (рис. 3, табл. 4, список лит. - 11 назв.).

А. С. Исакова, Н. Г. Карлыханов
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.3. С. 16-29.

На примере расчета задач, имеющих аналитическое решение, проведено исследование свойств решений кинетического уравнения, полученных методом квазидиффузии и методом усредненных косинусов. Показано, что метод усредненных косинусов может давать менее точный результат по сравнению с квазидиффузионным подходом. На основе проведенного анализа предлагается способ комбинирования методов усредненных косинусов и квазидиффузии, когда в каждой точке пространства автоматически выбирается тот подход, который дает наибольшую точность (рис. 15, табл. 3, список лит. - 6 назв.).

К. В. Хищенко, А. А. Чарахчьян
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.3. С. 30-40.

Рассматривается одномерная задача об одновременном симметричном воздействии двух одинаковых лазерных импульсов на плоский слой твердого DT-горючего. Исследованы два варианта с разной начальной плотностью смеси: нормальной при атмосферном давлении и 5.
       Задача ставится для уравнений односкоростной двухтемпературной гидродинамики с учетом электронной и ионной теплопроводности, собственного излучения плазмы и нагрева горючего -частицами первичной DT-реакции и лазерным излучением, которое полностью поглощается в окрестности точки с критической плотностью. Основным предметом исследования являются сходящиеся к плоскости симметрии волны термоядерного горения, возникающие при некотором выборе толщины слоя и параметров лазерного излучения.
       Показано, что такие волны обладают интересным свойством: перед волной горения возникает течение со сжимающим профилем скорости , где тангенс угла наклона по пространственной координате x растет со временем t. В результате происходит быстрое сжатие относительно холодного горючего перед волной. Для варианта с начальной плотностью 5 горючее перед фронтом сжимается более чем в 100 раз, достигая значения плотности, сравнимого с тем, которое предполагается получать с помощью первого драйвера в рамках концепции быстрого поджига. Коэффициент усиления по энергии нейтронов DT-реакции равен ~ 45 для варианта с начальной плотностью и ~ 500 для варианта с начальной плотностью 5 (рис. 8, список лит. - 25 назв.).

В. М. Конюхов, А. А. Савельев, М. Г. Храмченков, А. Н. Чекалин, Н. Е. Галиуллина
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.3. С. 41-54.

Рассматриваются вопросы математического и численного моделирования склонового стока дождевых осадков на поверхности водосбора речной сети. Математическая модель включает в себя уравнения двумерной кинематической волны, отражающие пространственно-временные изменения толщины водного слоя на поверхности водосбора с учетом осадков и впитывания воды. Для определения содержания влаги в зоне неполного насыщения (почве) предложен приближенный подход, основанный на модели капиллярной пропитки.
       Изучены особенности решения поставленной задачи. В частности, показано, что в начальный момент появления жидких осадков склоновый сток не образуется, так как вся вода успевает впитываться в почву. Запаздывающий аргумент и момент появления склонового стока вычисляются из системы алгебраических уравнений. При кратковременном прекращении осадков значение запаздывающего аргумента переопределяется заново в момент их возобновления.
       Для численного решения задачи используется метод конечных разностей. Разработана алгоритмическая модель, реализованная в программном комплексе, позволяющем проводить расчеты поверхностного стока. В качестве примера проведено исследование склонового стока бассейна реки Меша Республики Татарстан (рис. 4, список лит. - 17 назв.).

Г. И. Воронов, В. Д. Трущин, В. В. Шумилин, Д. В. Ежов
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.3. С. 55-60.

Для эффективного использования современных кластерных вычислительных систем необходимы эффективные, надежные и удобные в использовании программные комплексы, поддерживающие стандарт MPI-2 и обеспечивающие ускоренную разработку, оптимизацию и выполнение высокопараллельных приложений. При реализации таких программных комплексов приходится решать множество теоретических и практических проблем, наиболее важными из которых являются отказоустойчивость, масштабируемость, адаптация к современным коммуникационным средам и топологии кластеров, поддержка смешанных моделей программирования и т.п.
       Описывается разрабатываемый в рамках контракта с Министерством образования и науки РФ отечественный программный комплекс S-MPI, включающий в себя библиотеку S-MPI и программные инструменты для анализа корректности и эффективности параллельных приложений.
       Приводится сравнение производительности S-MPI и двух других широко распространенных реализаций MPI-2 (Open MPI 1.5.4 и MVAPICH 1.2.7) (рис.4, список лит. - 10 назв.).

А. В. Байдураев, С. И. Сапронов
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.3. С. 61-64.

Описываются оригинальные программные средства, обеспечивающие закрепление за процессом определенного набора вычислительных ресурсов во время выполнения приложения. Эти программные средства, интегрированные в конкретную реализацию MPI, позволяют параллельным приложениям более эффективно использовать вычислительную среду, что повышает производительность приложений и, следовательно, способствует укреплению конкурентоспособности этой реализации.
       Кроме выполнения своей целевой функции, средства привязки собирают большой набор данных о среде выполнения приложения для осуществления широкого спектра информационных услуг. Пользовательский интерфейс средств привязки реализован через механизм переменных среды и опций в командной строке запуска приложения. При этом семантика команд пользователя максимально ориентирована на абстрактную модель многоядерной архитектуры кластера.
       Структурная организация исходного кода позволяет достаточно легко интегрировать средства привязки в среду конкретной реализации MPI (рис. 4, список лит. - 7 назв.).

В. К. Федоров, С. Н. Киселёв
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.3. С. 65-71.

Описываются возможности диалогового отладчика параллельных программ. Дается схема взаимодействия программных компонентов, которые составляют отладчик. Представлен пользовательский интерфейс.
       Отладчик ориентирован на Unix/Linux платформы. Он обеспечивает отладку программ, написанных на языках программирования C, C++ и Fortran с использованием MPI- и OpenMP-стандартов (рис. 4, список лит. - 13 назв.).

Н. В. Попова, А. К. Меньшикова
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2013. Вып.3. С. 72-78.

Описывается прикладная программа EFRVIEWER. Программа предназначена для просмотра, редактирования и обработки данных, которые являются результатами численного моделирования физических процессов по прикладным программным комплексам РФЯЦ-ВНИИЭФ и представляются в виде бинарных файлов унифицированного формата ЕФР. Являясь своего рода сервисной утилитой, EFRVIEWER через графический интерфейс открывает пользователю доступ к двоичному коду задачи в удобной форме посредством гипертекста, таблиц и графиков (рис. 5, список лит. - 12 назв.).