РАСЧЕТ МНОГОМЕРНЫХ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕЧЕНИЙ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЛОЧНО-СТРУКТУРИРОВАННЫХ СЕТОК СПЕЦИАЛЬНОГО ВИДА В МЕТОДИКЕ "ЛЭГАК"

Н. А. Володина, С. А. Краюхин, А. О. Наумов, С. В. Стародубов, А. П. Тихонова, Т. В. Резвова, К. В. Циберев, М. О. Ширшова, Е. В. Шувалова
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.4. С. 3-18.

       Приводится описание реализации в методике ЛЭГАК алгоритмов расчета многомерных нестационарных течений многокомпонентной сплошной среды с использованием блочно-структурированных сеток специального вида. Под сетками специального вида подразумеваются блочно-структурированные сетки с элементами нерегулярной стыковки на границах блоков, а именно имеющие сопряжение квазисферической и кубической сеток и кратное соотношение ячеек на границах блоков. Основными преимуществами использования сеток специального вида в методике ЛЭГАК являются возможность локального увеличения подробности расчетной сетки при моделировании разномасштабных конструкций и для более точного описания отдельных физических процессов, а также возможность выбора более адаптированной к течению расчетной сетки для прикладных задач. Рассматриваются методы организации вычислений на блочно-структурированных сетках, алгоритмы модификации счетных программ и применяемые алгоритмы распараллеливания. Для демонстрации работоспособности методики приведены результаты расчетов нескольких методических задач с использованием блочно-структурированных сеток (рис. - 18, табл. - 3, список лит. - 11).

Полный текст статьи

А. М. Мустафин, Н. Н. Пашенцева, С. Н. Лебедев
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.4. С. 19-32.

      Рассмотрено численное решение одномерной задачи Стефана методом сквозного счета с использованием схемы "Ромб" и исследована эффективность применения адаптивной сетки для поставленной задачи. Приведен алгоритм построения адаптивной разностной сетки для трехфазовой задачи теплопроводности. На адаптивно встраиваемой сетке получена разностная схема "Ромб", аппроксимирующая решаемое уравнение в пределах одной ячейки и позволяющая работать с граничными условиями, заданными в различных формах. Получены численные решения трех вариантов задачи Стефана: двух - с тремя фазами в плоской постановке и одной прикладной двухфазовой задачи о плавлении микрочастицы железа в сферической постановке. Показано согласие решений с результатами исследований аналогичных задач другими авторами. Наглядно показаны преимущества применения адаптации разностных сеток перед использованием традиционных сеток в случае решения задач типа Стефана (рис. - 8, табл. - 3, список лит. - 17).

Полный текст статьи

М. А. Ямщикова
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.4. С. 33-40.

      Исследование покрытия цилиндрической открыто-пористой структуры слоем жидкости сводится к рассмотрению подзадач моделирования формы капли в нескольких конфигурациях: капля находится на поверхности цилиндра либо жидкость сосредоточена между цилиндрами в горизонтальном и вертикальном положениях. Характеристиками такого покрытия являются масса и толщина получаемого слоя.
      Для пористой системы проведен обзор метода расчета и моделирования формы капли в однородном поле силы тяжести. Представлено решение уравнения Лапласа для цилиндрической капли. Получены равновесные формы капли на поверхностях различной формы и наклона. Приведены результаты оценки количества жидкости, покрывающей поверхность открыто-пористой конструкции (рис. - 11, табл. - 1, список лит. - 7).

Полный текст статьи

А. А. Куркин, О. Е. Куркина, Е. А. Рувинская
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.4. С. 41-54.

      В рамках настоящей работы для численного исследования особенностей бароклинных течений было выбрано несколько вертикальных "разрезов" в северо-восточной части шельфовой зоны острова Сахалин, богатой месторождениями нефти и газа и представляющей собой уникальную экосистему. Показано, что бароклинный компонент вносит существенный вклад в поле течений и имеет сложную многомодовую сильнонелинейную структуру. Выделено несколько режимов трансформации длинных волн, получены оценки амплитуд как волн бароклинного прилива, так и короткопериодных внутренних волн, генерируемых на их фронтах. Выполненное численное моделирование позволяет сделать вывод о том, что волны бароклинного прилива и интенсивные внутренние волны могут способствовать образованию подводных дюн в прибрежной зоне этой части акватории, как это отмечалось в работах, посвященных натурным наблюдениям, а также влиять на функционирование всей прибрежной экосистемы (рис. - 9, табл. - 1, список лит. - 31).

Полный текст статьи

А. Г. Надуев, А. Д. Черевань, А. С. Лебедева
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.4. С. 55-63.

       В РФЯЦ-ВНИИЭФ разрабатывается пакет программ "Логос", в состав которого входит модульная интеграционная "Логос Платформа", предназначенная для объединения различных расчетных модулей и решения широкого класса физических задач. В данной статье содержится описание программного модуля "Логос Платформа", его целей, задач, ключевых возможностей и основных компонентов. К таким компонентам относятся, например: интегратор, обеспечивающий управление механизмами программного модуля "Логос Платформа" и предоставляющий для этого графический интерфейс; обработчик сценария для выполнения расчетного задания; модули этапов сценария, реализующие логику этапов расчетного задания; транспортный уровень, обеспечивающий взаимодействие между несколькими основными расчетными модулями в процессе связанного расчета мультидисциплинарных задач (рис. - 7, список лит. - 5).

Полный текст статьи

А. Л. Потехин
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.4. С. 64-71.

       Использование систем визуализации является одним из наиболее простых и удобных способов анализа результатов математического моделирования. Один из важных вопросов, который приходится решать разработчикам при создании систем визуализации, является вопрос выбора структур данных. Необходимо соблюсти компромисс между расходом оперативной памяти и скоростью работы, удобством применения для конкретных алгоритмов и универсальностью и т. д.
       Описываются структуры данных, разработанные в рамках параллельной системы постобработки ScientificView, причины выбора таких структур. Приводится сравнение их скоростных и расходных характеристик с характеристиками структур в системе со схожими возможностями (рис. - 7, табл. - 1, список лит. - 13).

Полный текст статьи

В. В. Шубин
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2022. Вып.4. С. 72-87.

       Представлены подходы к защите информации за пределами контролируемой зоны в волоконно-оптических сетях. Дана классификация сетей и приведены три способа их защиты: традиционная и квантовая криптография, а также технические средства. Показаны особенности высокоскоростных волоконно-оптических систем: разреженное и плотное волновое уплотнение, фазовая манипуляция, упреждающая коррекция ошибок и многофункциональность. Дано описание традиционной и квантовой криптографии с точки зрения соответствия современным волоконно-оптическим системам и защите передаваемой информации. Представлен подход РФЯЦ-ВНИИЭФ к защите передаваемой информации по волоконно-оптическим сетям с помощью технических средств и их сравнение с другими вариантами (рис. - 12, табл. - 3, список лит. - 50).

Полный текст статьи