Суперкомпьютерное моделирование динамики жидкости и газа в природных и технических системах на основе лагранжево-эйлерова CSPH-TVD метода высокого порядка точности

Целью проекта является создание эффективной численной схемы для интегрирования трехмерных и двумерных нестационарных уравнений гидродинамики с учетом большого числа физических факторов, влияющих на динамику жидкости и газа. Численный метод основан на новом лагранжево-эйлеровом подходе CSPH-TVD, который позволяет повысить устойчивость, точность и уменьшить вычислительные затраты численного алгоритма при моделировании сложных трехмерных гидродинамических течений в природных и технических системах. Разрабатываемый метод позволит строить «неосциллирующие» численные решения высокого порядка точности при наличии в расчетной области динамических границ типа «газ – вакуум», сильных разрывов, нестационарных и неоднородных на мелких масштабах сил.На основе созданного лагранжево-эйлерова метода высокого порядка точности будет разработан компьютерный алгоритм с применением технологий параллельных вычислений OpenMP-CUDA, MPI-CUDA и MPI-OpenMP-CUDA, предназначенный для расчетов на гибридных суперкомпьютерах с массивно-параллельной архитектурой. Для эффективного использования вычислительных ресурсов, наряду с распараллеливанием, будут применяться иерархическая система пространственных сеток разных масштабов и технология Zoom-in Simulation (расчет внутри расчета).При моделировании газо- и гидродинамических течений в природных и технических системах важным фактором является точность и скорость расчета, что обусловлено необходимостью построения прогностических моделей процессов происходящих в этих системах. Использование суперкомпьютеров на основе сопроцессоров NVIDIA TESLA, распараллеливание программных модулей и применение эффективных численных алгоритмов позволят ускорить вычислительный процесс в сотни/тысячи раз и повысить точность моделирования до четвертого порядка и выше.