Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка программного обеспечения суперЭВМ для подбора оптимальной конфигурации дефлектора с целью снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств

Номер контракта: 14.604.21.0037

Руководитель: Четверушкин Борис Николаевич

Должность: Директор

Организация: Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша Российской академии наук"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша Российской академии наук

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
программное обеспечение для суперкомпьютеров, дефлектор, турбулентные течения, акустические нагрузки, математическое моделирование, вычислительная газовая динамика, параллельные алгоритмы, гибридная mpi-openmp модель распараллеливания

Цель проекта:
Реализуемый проект направлен на решение задачи численного моделирования аэродинамического обтекания дефлектора, используемого для снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств. Цель реализуемого проекта - разработка методики численного моделирования аэродинамического обтекания дефлектора и создание на ее основе прототипа проблемно-ориентированного программного комплекса, обеспечивающего снижение временных и финансовых затрат решения выбора оптимальной конфигурации дефлекторов, используемых для снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств.

Основные планируемые результаты проекта:
Основным результатам проекта является прототип проблемно-ориентированного программного комплекса Noisette.Deflector, реализующий разработанную численную методику для подбора оптимальной конфигурации дефлектора с целью снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств.
В основе прототипа программного комплекса методика численного моделирования, включающая в себя, метод погруженных границ для моделирования препятствия, численные схемы высокого порядка точности, алгоритмы эффективного распараллеливания расчетов.
Научные и научно-технические результаты: промежуточные и заключительные отчеты о ПНИ; отчет о патентных исследованиях; программная документация на прототип проблемно-ориентированного программного комплекса Noisette.Deflector; Программа и методика экспериментальных исследований; акты и протоколы экспериментальных исследований; проект ТЗ на выполнение ОКР.
Все научно-технические результаты должны соответствовать ГОСТ.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В основе разрабатываемого прототипа программного комплекса Noisette.Deflector лежит методика численного моделирования, включающая в себя, метод погруженных границ для моделирования препятствия, численные схемы высокого порядка точности, алгоритмы эффективного распараллеливания расчетов.
Ни одна из известных исполнителям работ методик для решения задач рассматриваемого класа не сочетает в себе методы и подходы подобного высокого уровня.
Программная реализация разработанной методики функционирует на суперкомпьютерах гибридной архитектуры, выполнена на языке C++ стандарта 207 года ISO/IEC 19768:2007. Она имеет модульную структуру в которой выделены расчетные, коммуникационные и управляющие модули. Программная реализация разработанной методики совместима с зарегистрированным отечественным программным комплексом NOISEtte++ для расчета задач газовой динамики. Созданный прототип программного комплекса NOISEtte.Deflector может функционировать на суперкомпьютерах с существенно многоядерными узлами, с числом процессорных ядер более 10 тысяч.
Программная документация содержит: описание применения прототипа программного комплекса NOISEtte.Deflector в целом (ГОСТ 19.502-78), текст программы на каждый компонент (ГОСТ 19.401-78) и описание программы на каждый компонент (ГОСТ 19.402-78), что соответствует требованию ТЗ 6.1.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разработанная в ходе выполнения работ методика, в том числе, разработанные математическая модель, численные методы и параллельный алгоритм, должны предназначаться для проведения численных расчетов по подбору оптимальной конфигурации дефлектора с целью снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств с использованием суперкомпьютера.
Созданный в ходе выполнения ПНИ прототип проблемно-ориентированного программного комплекса Noisette.Deflector, реализованный на основе разработанной методики, должен предназначаться для проведения расчетов по подбору оптимальной конфигурации дефлектора на суперкомпьютерах производительностью 10 ТФлоп/c и выше.
Созданный прототип программного комплекса Noisette.Deflector может быть использован для последующего выполнения ОКР по теме: «Разработка программного обеспечения суперЭВМ для оптимизации конфигурации дефлектора с целью снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств». Программное обеспечение, разработанное в ходе ОКР, может быть широко использовано предприятиями авиационной промышленности при разработке элементов летательных аппаратов, содержащих дефлекторы.
Разработанная методика численного моделирования может быть использована при решении задач численного моделирования аэродинамического обтекания препятствий различной геометрической формы вязкой сжимаемой средой. Особенности применяемых в ней методик и подходов позволяют рассматривать задачи, в которых препятствие имеет сложную геометрическую форму или существует необходимость ее оперативного изменения. Такие задачи численного моделирования достаточно часто возникают в различных областях промышленности - авиастроении, двигателестроении и т.д.

Текущие результаты проекта:
Достигнутые результаты являются основополагающими для успешного завершения ПНИ в целом, поскольку в ходе выполнения работ этапа была достигнута главная цельвыполняемых исследований - создан прототип программного комплекса Noisette.Deflector. Он удовлетворяет всем требованиям ТЗ. Созданный прототип программного комплекса может быть использован для последующего выполнения ОКР по теме: «Разработка программного обеспечения суперЭВМ для оптимизации конфигурации дефлектора с целью снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств».
Проведена валидация прототипа программного комплекса посредством решения выбранной промышленно-ориентированной задачи.
В ходе выполнения работ получены следующие основные результаты: промежуточные отчеты о ПНИ, Программа и методика экспериментальных исследований, Программная документация на прототип программного комплекса Noisette.Deflector, проект ОКР.

Содержание и характеристики всех проводимых работ и полученные результаты соответствуют Плану-графику и Техническому заданию.