Специальное математическое и программное обеспечение инструментальных систем конечноэлементного моделирования в условиях сложноконфигурируемых граничных областей

Цель работы заключается в повышении производительности и качества процесса конечноэлементного моделирования на базе МВКА в условиях сложноконфигурируемых граничных областей за счет разработки специальных средств математического и программного обеспечения моделей подготовки исходных данных. Указанная цель предусматривает решение следующих задач: 1. Провести анализ существующих подходов к процессам подготовки данных в рамках альтернативных конечноэлементных методов при разработке программных средств численного моделирования. 2. Разработать формальные требования к процессу подготовки данных в рамках МВКА и разработать алгоритм разбиения исходной области на макроэлементы, обеспечивающий возможность параллельного программирования и позволяющий повысить регулярность результирующего множества макроэлементов путем учета особенностей геометрии исходной области. 3. Разработать структуру данных результата генерации множества макроэлементов, соответствующую требованиям математической модели МВКА и обеспечивающую возможность параллельной и распределенной обработки. 4. Реализовать в виде специального программного обеспечения алгоритм разбиения цифровой модели на макроэлементы с применением параллельного программирования, провести исследование его производительности для цифровых моделей объектов различной геометрической формы, сформировать качественную и количественную оценку результата. 5. Провести численные эксперименты для анализа эффективности разработанного специального математического и программного обеспечения процесса подготовки данных в рамках МВКА. В результате проведенных исследований в работе получены следующие результаты: 1. Проведен анализ существующих подходов к процессам подготовки данных в рамках альтернативных конечноэлементных методов при разработке программных средств численного моделирования. 2. Сформированы формальные требования к процессу подготовки данных в рамках МВКА. Разработан алгоритм разбиения исходной области на макроэлементы, обеспечивающий возможность параллельного программирования и позволяющий повысить регулярность результирующего множества макроэлементов путем учета особенностей геометрии исходной области. 3. Разработана структура данных результата генерации множества макроэлементов, соответствующая требованиям математической модели МВКА и обеспечивающая возможность параллельной и распределенной обработки. 4. Реализован в виде специального программного обеспечения алгоритм разбиения цифровой модели на макроэлементы с применением параллельного программирования. Проведено исследование производительности программного обеспечения для цифровых моделей объектов различной геометрической формы, сформирована качественная и количественная оценка результата. 5. Проведены численные эксперименты для анализа эффективности разработанного специального математического и программного обеспечения процесса подготовки данных в рамках МВКА. Эксперимент показал, что разработанный препроцессор более чем на порядок быстрее своего предшественника. 6. Результаты исследований внедрены в производственную деятельность ООО «ДМ Солюшн» и используются при создании CAD/CAE систем, в целях программного обеспечения альтернативных средств конечноэлементного моделирования.