Прямое молекулярное моделирование наноразмерных технических систем

Настоящий проект направлен на развитие и апробацию вычислительных основ для моделирования нелинейных процессов в наноразмерных технических системах методами молекулярной динамики. Актуальность тематики обусловлена требованиями в высокотехнологичных областях промышленности применения качественно новых технологий и материалов для производства продукции нового поколения. Это приводит к необходимости в детальных знаниях о процессах в технических наносистемах, свойствах наноматериалов, а также к необходимости в построении решений в области цифрового сопровождения технологических процессов. Получение таких знаний и технологий на современном этапе связывается с развитием методов математического моделирования, ориентированных на применение высокопроизводительной вычислительной техники. В данном проекте речь идет о развитии математического аппарата атомистического моделирования для решения задач нанотехнологии, связанных с созданием перспективных наноматериалов и технических наносистем методами газодинамического напыления. Значимость проекта имеет фундаментальную и прикладную компоненты. Первая касается новых математических моделей и численных методов их анализа и будет востребована широким кругом исследователей. Вторая компонента связана с получением программного инструментария для моделирования газодинамических задач на микро- и наноуровнях детализации. Новизна проекта связана с учетом деталей всех физических процессов, в том числе влияния характеристик стенки микроканала на течение, исследования пограничных слоев на молекулярном уровне, использовании гетерогенных вычислительных систем, исследования материалов на атомистическом уровне. В результате выполнения проекта будут разработаны новые модифицированные модели молекулярных систем, разработаны методы численного анализа поведения больших систем, разработаны и апробированы новые параллельные алгоритмы, на основе которых будет создан комплекс программ широкого применения, позволяющий проводить детальные численные эксперименты ряда задач, актуальных для реализации технологий газодинамического напыления на наноразмерном уровне детализации.