Об опыте распараллеливания счета задач газовой динамики по программам ДМК на мультипроцессорных системах

Мотлохов В. Н., Рассказова В. В., Софронов И. Д.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1996. Вып.3. С. 3-8.

      Демонстрируются способы и методы распараллеливания счета из опыта работы авторов, когда организация параллельных вычислений носила узко направленный характер и преследовала определенные цели. Предложен алгоритм распараллеливания программы ДМК (расчета двумерных газодинамических задач на нерегулярных многоугольных и регулярных четырехугольных сетках) (рис. 6, список лит. — 6 назв.).

      Представляются результаты расчетно-теоретического исследования сейсмического воздействия камуфлетного подземного ядерного взрыва в воздушных полостях, в мягком пористом грунте типа аллювия, в полости, заполненной пористым материалом, в частности графитом.
      Получены следующие основные результаты. Существует радиус воздушной полости (~ 32м/кт^1/3), при котором сейсмический сигнал ослабляется максимальным образом. Предложена модель ослабленной в окрестности полости горной породы. Возможны такие условия проведения взрыва в аллювии, при которых сейсмический сигнал на малых частотах практически исчезает. При взрыве в аллювии сейсмические источники ядерного и химического взрыва могут существенно различаться. Графит с плотностью 0,01 г/см³ в полости радиусом 15м/ кт^1/3 ослабляет сейсмическую эффективность взрыва в граните более чем в 50 раз (рис. 6, список лит. — 8 назв.).

      Излагается метод построения решений в задачах математического моделирования движения слоистых оболочечных систем. Такие системы исследуются во многих работах в связи с различными проектами осуществления управляемого термоядерного синтеза. Они представляют собой конструкции из тонких (относительно своих линейных разме-ров) плоских, цилиндрических или сферических слоев, вложенных друг в друга. Назначение и подбор слоев состоит в организации кумуляции части вложенной энергии в геометрический центр системы. Эффективность кумуляции оценивается по доле той энергии, которая отбирается этой сходящейся частью. Конечной целью исследований является определение величины кумулирующейся энергии и выявление ее зависимости от конкретной конструкции микромишени и способов энерговложения. Знание этих закономерностей позволяет исследовать различные схемы микромишеней и предварительно отбирать из них наиболее подходящие по выходным параметрам кумуляции. Этим существенно сужается множество вариантов для последующего детального рассмотрения и окончательного вывода (рис. 4, список лит. — 13 назв.).

      Программа предназначена для расчета эффективного коэффициента. размножения и спектра нейтронов в многогрупповом двумерном кинетическом приближении в плоской и цилиндрической геометриях. В ней реализованы следующие итерационные методы расчета эффективного коэффициента размножения нейтронов: метод Келлога, прямой итерационный метод, метод итерации источника деления и комбинированный метод. В данной работе проводится сравнение эффективности этих методов на тестовых задачах для реакторных установок различных типов (ВВЭР, РБМК, SNR). Для ускорения сходимости простых итераций внутри одной группы применяется согласованный FCA-метод. Для ускорения сходимости внешних итераций в методе итерации источника деления применяются метод последовательной верхней релаксации и метод Чебышева (рис. 3, табл. 3, список лит. — 7 назв.).

      Обсуждается база данных, необходимая для численного моделирования процессов накопления осколков бинарного деления в топливе энергетических ядерных реакторов. Всю совокупность большого количества осколков предлагается заменить упрощенной моделью. Даны рекомендации по использованию оцененных характеристик взаимодействия нейтронов с выделенными осколками. Для большого набора делящихся ядер приведены таблицы выходов выделенных осколков, изомеров, суммарных выходов “легких” и “тяжелых” стабильных осколков-шлаков и выходов эффективных легкого и тяжелого стабильных осколков-шлаков. Представлены программы CONVERT и SUMMER, необходимые для извлечения из оцененных данных требуемых значений выходов осколков и для расчетов характеристик взаимодействия нейтронов с эффективными легким и тяжелым стабильными осколками-шлаками. Приведен алгоритм расчета характеристик взаимодействия нейтронов с эффективными осколками, реализованный в программе SUMMER (табл. 7, список лит. — 17 назв.).

      Даны рекомендации по выбору нейтронно-ядерных данных, необходимых для численного моделирования процессов накопления ядер актинидов в топливе энергетических реакторов. Рассмотрены библиотеки ENDL-82, JENDL-3, ENDF/В-6 и BROND-2 оцененных данных по взаимодействию нейтронов с ядрами ^232,233Th, ^231-233Ра, ^232-239U, ^237-239Np, ^236,238,239Pu, ^241-244Am, ^242m,244mAm и ^242-249Cm. Представлена программа RESINT обработки массивов данных, соответствующих перечисленным библиотекам, которая использовалась для проведения сопутствующих расчетов (табл. 7, список лит. — 25 назв.).

      Рассматриваются вопросы создания методики и программы, позволяющей рассчитывать перемещения индивидуальных недеформируемых частиц, помещенных в подвижную среду, нерегулярной лагранжевой сетке в двумерном приближении (рис. 10, список лит. — 6 назв.).

      Представлена компьютерная реализация точного и достаточно строго метода вычисления угла упругого рассеяния ускоренных ионов на атомах вещества при произвольных потенциалах межатомного взаимодействия. Метод базируется на двумерной сплайн-интерполяции классического интеграла рассеяния, для вычисления которого использована адаптивная процедура численного интегрирования, основанная на семиточечной квадратурной формуле Гаусса. Метод может быть использован в задачах стохастического моделирования взаимодействия быстрых заряженных частиц с веществом (рис. 2, список лит. — 12 назв.).