КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 15-11-30039
НазваниеРазработка новых параллельных технологий, математических моделей и алгоритмов для вычислительных экспериментов на основе континуальных и атомистических подходов
Руководитель Горобец Андрей Владимирович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук" , г Москва
Конкурс №9 - Конкурс 2015 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований с представлением результатов в рамках международной конференции (конгресса)»
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-113 - Математическая физика
Ключевые слова параллельные вычисления, суперкомпьютер, математическое моделирование, вычислительная газовая динамика, вычислительная аэроакустика, неструктурированные сетки, молекулярно-динамическое моделирование, динамическая адаптация, плазменный факел, лазерное взаимодействие, фазовые переходы, наноструктуры
Код ГРНТИ27.41.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Научный прогресс в области математической физики тесно связан с возможностью эффективного использования современных вычислительных систем. Суперкомпьютерное моделирование широко применяется в фундаментальных исследованиях и решении актуальных инженерно-технических проблем, в том числе, в различных высокотехнологичных отраслях промышленности, таких как авиастроение, авиационное двигателестроение, автомобилестроение, нано- и микроэлектроника, фотоника, медицина и других.
Проект посвящен развитию параллельных технологий и разработке параллельных алгоритмов, которые могут одновременно удовлетворять всё возрастающим требованиям по степени параллелизма и масштабируемости, и быть адаптированными к еще более сложной параллельной модели. Это представляется крайне важной и актуальной научной проблемой. Только такой подход на основе эффективных алгоритмов и программных комплексов, отвечающих современным тенденциям в эволюции суперкомпьютеров, может позволить достичь прогресса в математическом моделировании.
Проект имеет четко выраженный мультидисциплинарный характер. В рамках одного проекта рассматриваются особенности проведения вычислительного эксперимента на современных суперкомпьютерах для различных классов задач математической физики:
1) моделирование сжимаемых турбулентных течений и создаваемых ими акустических полей для приложений авиационной промышленности;
2) моделирование несжимаемых турбулентных течений и явлений тепломассопереноса;
3) моделирование процессов лазерно-плазменного распыления материалов ультракороткими сверхмощными импульсами;
4) молекулярно-динамическое моделирование кинетики гомогенных и гетерогенных фазовых переходов под воздействием ультракоротких сверхмощных лазерных импульсов.
Все эти классы задач, с одной стороны, требуют больших вычислительных ресурсов и высокой эффективности их использования, с другой стороны, имеют как общие проблемы, так и свои особенности с точки зрения распараллеливания. Общность проблем и параллельных вычислительных технологий обуславливает мультидисциплинарный характер проекта. Данный проект предполагает усовершенствование параллельных технологий, моделей, алгоритмов и их программных реализаций применительно к каждому из рассматриваемых классов задач. При этом предпочтение будет отдаваться разработке численных методов и моделей, наиболее хорошо соответствующих современным вычислительным архитектурам.
Также в рамках проекта на основе разработанных параллельных технологий, алгоритмов, методов и моделей планируется выполнение серий вычислительных экспериментов, направленных на исследование турбулентных течений, задач аэродинамики, аэроакустики, тепломассопереноса, механизмов кинетики и динамики быстрых фазовых переходов, механизмов взрывного вскипания, спинодального распада перегретых метастабильных состояний в металлах и полупроводниках.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
F.X.Trias, A. Gorobets, and A. Oliva
Turbulent flow around a square cylinder at Reynolds number 22000: a DNS study
Computers & Fluids, Volume 123, Pages 87–98 (год публикации - 2015)
10.1016/j.compfluid.2015.09.013
2. В. И. Мажукин, А. А. Самохин, А. В. Шапранов, М. М. Демин, П. А. Пивоваров Моделирование и визуализация наносекундной лазерной абляции металлов в околокритической области Электронный журнал "Научная визуализация", (год публикации - 2016)
Публикации
1. Королева О.Н., Мажукин А.В. Continual and molecular dynamic approaches in determining the thermal properties of silicon XIV International Seminar Mathematical Model & Modeling in Laser-Plasma Processes & Advanced Science Technologies. Program and Abstracts, 60 (год публикации - 2016)
2. Суков С.А., Богданов П.Б., Горобец А.В. Моделирование сжимаемых течений на неструктурированных сетках с использованием гибридных суперкомпьютеров различной архитектуры XIV International Seminar Mathematical Model & Modeling in Laser-Plasma Processes & Advanced Science Technologies. Program and Abstracts (год публикации - 2016)
3. Бахвалов П.А. Метод полупрозрачных объёмов для построения вершинно-центрированных схем на гибридных сетках XIV International Seminar Mathematical Model & Modeling in Laser-Plasma Processes & Advanced Science Technologies. Program and Abstracts, стр 98 (год публикации - 2016)
4. Мажукин В.И., Самохин А.А., Шапранов А.В., Демин М.М., Пивоваров П.А. Modeling and visualization of nanosecond laser vaporization of metals in near critical region Scientific Visualization, 8 (1), 1-22 (год публикации - 2016)
5. Суков С. А., Горобец А. В., Богданов П. Б. Переносимое решение для моделирования сжимаемых течений на всех существующих гибридных суперкомпьютерах Математическое моделирование (год публикации - 2017)
6. Мажукин В.И. The morphology of plasma plume at nanosecond laser ablation of Al target in the air. XIV International Seminar Mathematical Model & Modeling in Laser-Plasma Processes & Advanced Science Technologies. Program and Abstracts, 43 (год публикации - 2016)
7. Демин М.М., Шапранов А.В., Мажукин В.И., Бреславский П.В. Modeling of laser evaporation of Aluminum with explicit tracking of interphase boundaries and shock waves. XIV International Seminar Mathematical Model & Modeling in Laser-Plasma Processes & Advanced Science Technologies. Program and Abstracts, стр. 64 (год публикации - 2016)
8. Бахвалов П.А., Козубская Т.К. О построении рёберно-ориентированных схем, обеспечивающих точность на линейной функции, для решения уравнений Эйлера на гибридных неструктурированных сетках Журнал вычислительной математики и математической физики, принята к публикации (год публикации - 2017)
9.
Даббах Ф., Триас Ф.Х., Горобец А.В., Олива А.
On the evolution of flow topology in turbulent Rayleigh-Bénard convection
Physics of Fluids, том 28, выпуск 11 (год публикации - 2016)
10.1063/1.4967495
Публикации
1.
Оярзун Г., Боррелл Р., Горобец А.В., Олива А.
Portable implementation model for CFD simulations. Application to hybrid CPU/GPU supercomputers
International Journal of Computational Fluid Dynamics, Vol. 31(9), pp 396-411 (год публикации - 2017)
10.1080/10618562.2017.1390084
2.
Оярзун Г., Боррелл Р., Горобец А.В., Мантовани Ф., Олива А.
Efficient CFD code implementation for the ARM-based Mont-Blanc architecture
Future Generation Computer Systems-The International Journal of eScience, 79 (2018) 786–796 (год публикации - 2017)
10.1016/j.future.2017.09
3.
Триас Ф. Х., Горобец А.В., Силвис М., Верстаппен Р.В.С.П., Олива А.
A new subgrid characteristic length for turbulence simulations on anisotropic grids
Physics of Fluids, 29, 115109 (2017) (год публикации - 2017)
10.1063/1.5012546
4. Горобец А.В. Parallel algorithm of the NOISEtte code for CFD and CAA simulations Lobachevskii Journal of Mathematics (год публикации - 2018)
5. Самохин А.А., Мажукин В.И., Шапранов А.В., Демин М.М., Зубко А.Е. Molecular dynamics modeling of nanosecond laser ablation: transcritical regime MATHEMATICA MONTISNIGRI, 38, 78-88 (год публикации - 2017)
6. Алварез Х., Горобец А.В., Триас Ф.Х., Боррелл Р., Оярзун Г. HPC2 - a fully-portable, algebra-based framework for heterogeneous computing. Application to CFD Computers&Fluids (год публикации - 2018)
7. С.А. Суков, А.В. Горобец, П.Б. Богданов Переносимое решение для моделирования сжимаемых течений на всех существующих гибридных суперкомпьютерах Математическое моделирование, том 29, номер 8, стр. 3-16 (год публикации - 2017)
8. Мажукин В.И., Шапранов А.В., Демин М.М., Мажукин А.В. Modeling of dynamics of nanosecond laser ablation in phase explosion regime Proc. of SPIE, 10453, 104530X(1-10) (год публикации - 2017)
9.
Дабба Ф., Триас Ф. Х., Горобец А.В., Олива А.
A priori study of subgrid-scale features in turbulent Rayleigh-Benard convection
Physics of Fluids, 29, 105103 (2017) (год публикации - 2017)
10.1063/1.5005842
10. Королева О.Н., Мажукин А.В. Determination of transport properties of electron gas silicon MATHEMATICA MONTISNIGRI, 39, 57-66 (год публикации - 2017)
11. Горобец А.В., Суков С.А., Богданов П.Б. Multilevel parallelization for simulating turbulent flows on most kinds of hybrid supercomputers Computers&Fluids (год публикации - 2018)