Реализация параллельных вычислений в программном комплексе «LS-STAG_turb» для моделирования течений вязкой несжимаемой среды на системах с общей памятью

Метод погруженных границ LS-STAG и его модификации для решения сопряженных задач гидроупругости c использованием моделей турбулентности Смагоринского, Спаларта - Аллмараса, , и SST в рамках RANS, LES и DES подходов к моделированию турбулентности реализованы в программном комплексе «LS-STAG_turb» для моделирования движения профилей в потоке вязкой несжимаемой среды. Комплекс позволяет моделировать обтекание движущихся профилей произвольной формы и систем из любого числа профилей, имеющих одну или две степени свободы, например, авторотацию роторов ветроэнергетических установок, ветровой резонанс систем профилей. Для сокращения затрат машинного времени на проведение расчетов разработана параллельная версия алгоритмов и проведена оптимизация участков последовательного кода. Использованы такие технологии параллельного программирования, как Intel^® Cilk™ Plus, Intel^® Threading Building Blocks и OpenMP.

технология OpenMP, технология Intel Cilk Plus, технология Intel Threading Building Blocks, вязкая несжимаемая среда, метод погруженных границ

1. Mittal R., Iaccarino G. Immersed boundary methods. Annu. Rev. Fluid Mech. 2005. № 37. P. 239–261.

2. Cheny Y., Botella O. The LS-STAG method: A new immersed boundary/level-set method for the computation of incompressible viscous flows in complex moving geometries with good conservation properties. J.Comp. Phys.2010. №229. P.1043-1076.

3. Osher S., Fedkiw R.P. Level set methods and dynamic implicit surfaces. N. Y.: Springer, 2003. 273 p.

4. Puzikova V.V., Marchevsky I.K. Extension of the LS-STAG immersed boundary method for RANS-based turbulence models and its application for numerical simulation in coupled hydroelastic problems. Proc. VI International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering. Venice. 2015. P. 532–543.

5. Puzikova V.V. On generalization of the LS-STAG immersed boundary method for Large Eddy Simulation and Detached Eddy Simulation. Proc. Advanced Problems in Mechanics International Summer School-Conference. St.-Petersburg. 2015. P. 411-417.

6. Marchevsky I., Puzikova V. Application of the LS-STAG Immersed Boundary Method for Numerical Simulation in Coupled Aeroelastic Problems. Proc. 11th World Congress on Computational Mechanics, 5th European Conference on Computational Mechanics, 6th European Conference on Computational Fluid Dyn. Barcelona. 2014. P.1995-2006.

7. Пузикова В.В. Архитектура программного комплекса для численного моделирования движения профилей в потоке вязкой несжимаемой среды методом LS-STAG. Молодежный научно-технический вестник. 2014. № 7. С. 11.

8. Taneda S. Visual observation of the flow past a circular cylinder performing a rotary oscillation. J. Phys. Soc. Japan. 1978. Vol. 45, № 3. P. 1038–1043.

9. Марчевский И.К., Пузикова В.В. Моделирование обтекания кругового профиля, совершающего вращательные колебания, методом LS-STAG. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Естественные науки. 2014. № 3. C. 93–107.

10. Quarteroni A., Valli A. Domain decomposition methods for partial differential equations. Oxford: Clarendon Press, 1999. 360 p.

11. Ильин В.П., Кныш Д.В. Параллельные методы декомпозиции в пространствах следов. Вычислительные методы и программирование. 2011. Т. 12. С. 110–119.

12. Пузикова В.В. Построение функции уровня для профиля произвольной формы при моделировании его обтекания методом LS-STAG. Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 4. С. 8.

13. CodeAnalyst Performance Analyzer. URL: http://developer.amd.com/tools-and-sdks/archive/amd-codeanalyst-performance-analyzer/ (accessed: 25.10.2015).

14. Гергель В.П. Высокопроизводительные вычисления для многопроцессорных многоядерных систем. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2010. 544 с.

15. Intel® Cilk™ Plus. URL: https://software.intel.com/ru-ru/node/522579 (accessed: 25.10.2015).

16. Reinders J. Intel Threading Building Blocks: Outfitting C++ for Multi-Core Processor Parallelism. Sebastopol: O'Reilly, 2007. 336 p.

17. Intel® Advisor Tutorials. URL: https://software.intel.com/en-us/articles/advisorxe-tutorials (accessed: 25.10.2015).

18. Баландин М.Ю., Шурина Э.П. Методы решения СЛАУ большой размерности. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. 70 с.

19. Process Explorer v16.05. URL: https://technet.microsoft.com/ru-ru/sysinternals/bb896653.aspx (accessed: 25.10.2015).

20. Saad Y. Iterative Methods for Sparse Linear Systems. N.Y.: PWS Publ., 1996. 547 p.

21. Intel® Math Kernel Library – Documentation . URL: https://software.intel.com/en-us/articles/intel-math-kernel-library-documentation (accessed: 25.10.2015).