Разработка алгоритмической компоновки и программ для расчета многомасштабных процессов и горения (0580-2021-0021)

Объектом исследования являются высокоточные модели многомасштабных процессов позволяющих исследовать эволюцию изучаемых явлений в зависимости от начальных и граничных условий, а так же методы для реализации данных моделей и их модификации для улучшения точности получаемых данных. В процессе исследования проведено определение диапазона работы модели. Разработка новых моделей, а также развитие существующих, необходима для получения детального описание процессов. Данные модификации не только позволят получать более качественные данные с точки зрения углубления в исследуемые процессы, но и увеличат скорость их получения, что дает возможность их использования в сфере цифровых двойников. Изучение процессов с учетом многомасштабности поможет расширить использование моделирования для многих областей науки и техники. С помощью такого моделирования возможна корректировка дорожной карты при проектировании новых объектов, например, двигателей нового поколения, или создание конструкций, обладающих трещиностойкостью, определение оценки влияния воздействия на пласт различных методов для интенсификации добычи нефти и др. Возможно применение методик исследования с помощью искусственного интеллекта (нейросетевой подход) для улучшения качества алгоритмов, создания новых алгоритмов и контроля их точности. Цель работы – разработка и модификация существующих моделей для решения задач, связанных с многомасштабными процессами физико-химической гидродинамики и прочности. В процессе исследования проведено детальное изучение таких многомасштабных процессов как: горение, тепломассоперенос, разрушение и др. С использованием современных методов компьютерного моделирования составлены алгоритмы на основе полученных моделей. Проведена оптимизация полученного кода и тестирование программных комплексов с учетом границ использования модели. Проведена валидация полученных решений. Модификация полученного комплекса программ для возможности использования вычислительных комплексов различной архитектуры, в том числе и гибридных, с минимизацией затрат вычислительного времени. Определения наиболее благоприятной архитектуры для рассмотренных задач. Время начала работ 10.01.2020, завершение 20.12.2022. Вид научной деятельности – фундаментальные исследования. Актуальность проведенных исследований заключается в том, что объектом исследования являются методы предсказательного моделирования с элементами современных методик, таких как расширенные описательные модели явлений, высокоточные численные методы, нейросетевой подход, методы, позволяющие максимально использовать современные вычислительные комплексы. Все это в комплексе позволит достигнуть технологического прорыва в области энергетики, двигателестроения, повышения нефтеотдачи месторождений, разработки новых видов топлив и повышения эффективности сжигания традиционных видов топлив, создания новых материалов.