ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ ОРГАНИЗАЦИИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ ВНЕШНИХ ЗАДАЧ АЭРОДИНАМИКИ НА ОСНОВЕ СХЕМ РАСЩЕПЛЕНИЯ
Аннотация
Целью работы является исследование способов организации параллельного решения внешних задач аэродинамики и разработка гибридного параллельно-конвейерного способа организации численного решения двумерных задач, моделирующих течение вязких сжимае- мых жидкостей и обтекание объектов сложной формы. Рассматривается параболизован- ная система уравнений Навье-Стокса, для численного решения которой выбран конечноразностный алгоритм. В силу своих особенностей, которыми являются экономичность и устойчивость в исследовании пограничных слоев движущихся тел и корректного решения задач с дозвуковыми зонами данный алгоритм предпочтителен обычного маршевого мето- да. Для реализации нелинейной конечно-разностной схемы в каждом маршевом сечении ис- пользуются внутренние итерации. Разработанный параллельный алгоритм конструктивно состоит из вложенных итерационных циклов. Система уравнений решается на каждой внутренней итерации последовательно в два этапа. На первом этапе решаются уравнения количества движения и энергии; на втором этапе по найденным значениям скоростей и дав- ления находится плотность. На каждом дробном шаге внутренней итерации рассчитыва- ются одномерные массивы данных. В работе используется метод расщепления оператора по физическим процессам. Для численного решения задачи проводится факторизация стабили- зирующего оператора. Приводится схема организации процесса решения задачи на внутрен- ней итерации. В работе предложен принцип организации параллельных вычислений, где ис- пользуется внутренний параллелизм решаемой физической задачи. Для реализации параллель- ного алгоритма выбрана вычислительная среда, содержащая решающее поле соединенных коммутационными связями вычислительных устройств, каждое из которых обладает соб- ственной оперативной памятью, и устройство управления, поддерживающее работу сис- темы. Алгоритм использует различную топологию связи между рабочими процессорами. Уменьшение размерности задачи позволяет сэкономить время на межпроцессорном обме- не данными. В работе проведены временные оценки эффективности разработанного па- раллельного алгоритма для каждой внутренней итерации. Использование метода парал- лельной прогонки, предложенный принцип организации параллельных вычислений позволя- ют увеличить скорость расчета физической задачи для каждой внутренней итерации по сравнению с ранее используемыми алгоритмами для такого класса задач.
