Регистрация / Вход
Прислать материал

Применение метода частиц для описания грунтовых и сыпучих сред

Сведения об участнике
ФИО
Габсаликова Наиля Фаритовна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Математика. Механика
Раздел области наук
Механика
Тема
Применение метода частиц для описания грунтовых и сыпучих сред
Резюме
В данной работе на основе метода частиц реализована методика деформирования грунта, представляющего собой совокупность минеральных зерен, которые связаны между собой некоторой системой сил на площадках контакта между минеральными частицами. Для описания поведения грунта был выбран двухпараметрический потенциал взаимодействия Леннарда-Джонса. Решены некоторые модельные задачи. При решении задачи использовался алгоритм с распараллеливанием на основе гетерогенных вычислительных кластеров с применением графических ускорителей (GPU). Расчеты проводились на гетерогенном вычислительном кластере, на каждом из семи узлов которого было установлено по три GPU AMD Radeon HD 7970.
Ключевые слова
метод частиц
Цели и задачи
Смоделировать гидроразрыв пласта
Введение

Перспективным классом численных методов механики деформируемого твердого тела, приспособленным для моделирования разрушения, являются методы частиц. В настоящее время эти методы широко применяются для изучения механического или термомеханического отклика твердых тел и жидкостей на различных масштабных уровнях вплоть до атомарного. Следует отметить, что методы частиц сформировались на основе хорошо известного метода молекулярной динамики. 

Одной из перспективных областей применения метода частиц является гидроразрыв пласта. В данной работе исследуется возможность моделирования менее энергетичных процессов хрупкого разрушения и образования сейсмических волн при моделирования процесса гидроразрыва.

Методы и материалы

При решении задачи использовался алгоритм с распараллеливанием на основе гетерогенных вычислительных кластеров с применением графических ускорителей (GPU). Расчеты проводились на гетерогенном вычислительном кластере, на каждом из семи узлов которого было установлено по три GPU AMD Radeon HD 7970.

Описание и обсуждение результатов

В работе был реализован метод частиц, позволяющий исследовать взаимодействие некоторой системы материальных точек, находящихся в потенциальном поле. Для описания движения совокупности материальных точек использовалась система уравнений движения. Ее интегрирование проводилось при помощи метода Верле. На основе потенциала Леннарда-Джонса была решена модельная задача деформирования и частичного разрушения грунтового массива, находящегося в поле силы тяжести. Был решен ряд модельных задач.

Используемые источники
Hockney R.W., Eastwood J.W. Computer simulation using particles.
Krivtsov A.M., Krivtsova N.V. Particle method and its use in Solid Mechanics // Far Eastern Mathematical Journal, 2002,Vol.3, №2, p.254-276.
Psahje S.G., Smolin A.Yu., Stefanov Yu.P., Makarov P.V., Chertov M.A. Modeling the behavior of complex environments based on the sharing of discrete and continuum approach // Letters Technical Physics
Demidov Denis, Karsten Ahnert, Karl Rupp, and Peter Gottschling. "Programming CUDA and OpenCL: a case study using modern C++ libraries."SIAM Journal on Scientific Computing 35, no. 5 (2013): C453-C472.
Berezhnoi D.V., Gabsalikova N.F., Kamilov M.R. Application of the particle in the problems of solid mechanics // XX International Symposium “Dynamic and Technological Problems of a Mechanics of Constructions and Continuous Mediums” Dedicated to A.G. Gorshkov.
Information about the project
Surname Name
Gabsalikova Nailya
Project title
Application of the particle to describe the soil and granular media
Summary of the project
Particle methodwas implemented in the work which allows to investigate the interaction of a system of material points that are in a potential field. To describe the motion of the material points systemthe system of motion equationswas used. Its integration was carried out using the method of Verlet. On the basis of Lennard-Jones potential model problem of deformation and partial destruction of the soil mass, located in the gravity fieldhas been solved.
Keywords
particle method