Горобец А.В., Козубская Т.К. «Технология распараллеливания явных высокоточных алгоритмов вычислительной газовой динамики и аэроакустики на неструктурированных сетках» Математическое моделирование, 19, № 2, с. 68-86 (2007)

Статья посвящена технике адаптации комплексов программ, изначально разработанных для последовательных вычислений, к архитектуре многопроцессорных компьютеров с распределенной памятью. При использовании алгоритмов высокой точности и неструктурированных сеток, обеспечение высокой эффективности распараллеливания даже для явных методов представляет собой серьезную проблему. Подробно описывается технология распараллеливания явных высокоточных алгоритмов вычислительной газовой динамики на примере комплекса программ NOISETTE для расчета задач аэроакустики на неструктурированных треугольных сетках. Особое внимание уделяется специфическим методам и приемам, позволяющим сохранить высокую эффективность распараллеливания, характерную для явных методик. Приведенные численные результаты тестовых задач, а также задачи о подавлении акустической волны в модели звукопоглощающей конструкции резонансного типа демонстрируют качество распараллеливания и возможности разработанной параллельной версии комплекса NOISETTE.

Боровская И.А. «Моделирование однородных случайных полей по заданному спектру в задачах аэроакустики» Математическое моделирование, 19, № 7, с. 67-76 (2007)

Описан алгоритм генерации стохастических двумерных или трехмерных полей по заданному энергетическому спектру. На основе алгоритма построены два примера моделей, используемых в задачах аэроакустики. Модель турбулентных пульсаций скорости – двумерное поле, отвечающее требуемым статистическим моментам, имеющее спектр Фон-Кармана. Модель пульсаций давления – одномерный нестационарный по времени сигнал, с постоянным энергетическим спектром в заданном диапазоне частот. Для разыгрывания случайных чисел с заданным распределением был использован метод Монте-Карло. Верификация моделей проводилась при помощи корреляционного, статистического и спектрального анализа.

Софронов И.Л. «О применении прозрачных граничных условий в задачах аэроакустики» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 105-112 (2007)

Обсуждается постановка прозрачных граничных условий на открытых границах расчетной области для нестационарных задач о распространении волн. Из трех известных к настоящему времени различных типов анализируются те граничные операторы, в основе которых лежит использование преобразования Фурье для пространственных переменных в сочетании с аппроксимацией суммами экспонент ядер сверток по времени. На примерах задач для волнового уравнения и системы уравнений Эйлера показана высокая точность нестационарных решений, получаемых алгоритмами с применением рассматриваемых прозрачных граничных условий.

Бобков В.Г. «Краткое описание программного комплекса WHISPAR для моделирования задач аэроакустики на структурированных сетках» Математическое моделирование, 19, № 8, с. 123-129 (2007)

Подробно рассмотрены этапы проектирования и разработки программного комплекса для решения аэроакустических задач WHISPAR, разработанного в ИММ РАН и успешно применяемого для численного моделирования аэроакустических задач в двумерной постановке на декартовых прямоугольных сетках. Приведены основные характеристики, которыми должен обладать программный комплекс, предназначенный для высокоточного решения задач аэроакустики, и некоторые особенности реализации пакета, такие как кроссплатформенность, параллелизация, различные методы постобработки данных для визуализации и т.п. Также описаны методики тестирования и верификации программного комплекса.

Борисов Д.М., Васютичев А.С., Лаптев И.В., Руденко A.M. «Численное моделирование трехмерных смешанных вязких течений с ударными волнами» Математическое моделирование, 19, № 11, с. 112-120 (2007)

Приводится описание метода расчета вязких трехмерных течений с ударными волнами. Представлено описание алгоритма расчета турбулентной вязкости на основе модифицированной модели Болдуина–Ломакса. С использованием представленного метода проведен расчет трехмерных течений в каналах и соплах пространственной геометрии, а также некоторых классических задач. Выполнено сравнение результатов расчета с экспериментальными данными по локальным и интегральным параметрам.

Абалакин И.В., Козубская Т.К. «Схема на основе реберно-ориентированной квазиодномерной реконструкции переменных для решения задач аэродинамики и аэроакустики на неструктурированных сетках» Математическое моделирование, 25, № 8, с. 109-136 (2013)

Дается подробное описание EBR схемы, предназначенной для численного моделирования задач аэродинамики и аэроакустики на неструктурированных треугольных и тетраэдральных сетках. Схема предусматривает определение переменных в узлах сетки и построение контрольных объемов. Ее повышенная точность достигается за счет ориентированной вдоль ребер сетки квазиодномерной реконструкции переменных, используемой для вычисления потоков через грани контрольных объемов. Приводятся результаты аналитического исследования точности схемы на "декартовых" сетках, а также экспериментального исследования точности путем решения тестовой задачи о распространении акустического гауссового импульса на сгущающихся сетках различной структуры.

Дубень А.П. «Вычислительные технологии для моделирования сложных пристеночных турбулентных течений на неструктурированных сетках» Математическое моделирование, 25, № 9, с. 4-16 (2013)

Работа посвящена особенностям внедрения гибридных RANS-LES подходов семейства DES к моделированию сложных пристеночных турбулентных течений при проведении расчетов на неструктурированных сетках. Рассмотрена проблема определения необходимых геометрических характеристик в узлах сетки, а также адаптации гибридных подходов к используемой численной схеме с аппроксимацией по пространству повышенной точности. Для верификации реализованной методики и демонстрации ее эффективности рассмотрена классическая тестовая задача о распаде однородной изотропной турбулентности, а также приведены результаты расчета сложного пристеночного турбулентного течения с наличием отрыва и присоединения.

Бахвалов П.А. «Схема с квазиодномерной реконструкцией переменных на сетках из выпуклых многоугольников для решения задач аэроакустики» Математическое моделирование, 25, № 9, с. 95-108 (2013)

Дается подробное описание объёмно-центрированного варианта схемы с квазиодномерной реконструкцией переменных для решения гиперболической системы уравнений на неструктурированных многоугольных сетках. Исследуются аппроксимационные свойства линейной схемы для гладких решений на сетке из одинаковых ячеек. Приводятся результаты экспериментального исследования данной схемы для линеаризованных уравнений Эйлера на различных сетках.

Абалакин И.В., Бахвалов П.А., Горобец А.В., Дубень А.П., Козубская Т.К. «Параллельный программный комплекс noisette для крупномасштабных расчетов задач аэродинамики и аэроакустики» Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 13, № 2, с. 110-125 (2012)

Представлен программный комплекс NOISEtte, основанный на схемах повышенной точности с определением переменных в узлах неструктурированных сеток, который позволяет моделировать задачи газовой динамики и аэроакустики с использованием десятков тысяч процессорных ядер суперкомпьютера. Приводится обзор лежащих в основе численных методов и моделей, включающий в себя пространственную дискретизацию, интегрирование по времени, модели турбулентности и модели дальнего поля. Подробно описаны особенности программной реализации. Большое внимание уделяется распараллеливанию в рамках двухуровневой модели MPI+OpenMP.

Головизнин В.М., Карабасов С.А., Козубская Т.К., Максимов Н.В. «Схема "Кабаре" для численного решения задач аэроакустики: обобщение на линеаризированные уравнения Эйлера в одномерном случае» Журнал вычислительной математики и математической физики, 49, № 12, с. 2265-2280. (2009)

Предложено обобщение схемы "Кабаре" на одномерныe линеаризованныe уравнения Эйлера с использованием техники локальных инвариантов Римана. Приведены результаты сравнения нового метода на основе схемы "Кабаре" с рядом центральных конечно-разностных схем, широко использующихся в расчетах прикладных задач, связанных с генерацией и переносом звука (задач вычислительной аэроакустики). Представлены результаты расчетов для случая распространения акустической волны в однородном поле на сильно неоднородной расчетной сетке и рефракции звуковой волны при наличии контактного разрыва

Жук В.И., Чернышев А.В. «Дисперсионные уравнения в задаче устойчивости трансзвуковых течений и некоторые их свойства» Журнал вычислительной математики и математической физики, 50, № 1, с. 164-187 (2010)

Обсуждаются приемы асимптотического упрощения уравнений Навье–Стокса с целью описания нестационарных процессов в пограничном слое, связанных с возникновением неустойчивости. Вид асимптотических рядов основан на трактовке решений краевых задач с точки зрения вязко-невязкого свободного взаимодействия. Хотя главное внимание фокусируется на трансзвуковых скоростях внешнего течения, проводится сравнительный анализ с асимптотической теорией устойчивости пограничного слоя в дозвуковом потоке. Параметрам внутренних волн вблизи нижней и верхней ветвей нейтральной кривой отвечает различная структура поля возмущений. Сами упомянутые параметры удовлетворяют дисперсионным соотношениям, возникающим в результате решения задач на собственные значения. Приводятся результаты исследования дисперсионных соотношений на комплексных плоскостях.

Волков А.В. «Применение многосеточного подхода к решению 3D уравнений Навье–Стокса на гексаэдральных сетках методом галеркина с разрывными базисными функциями» Журнал вычислительной математики и математической физики, 50, № 3, с. 517-531 (2010)

Метод Галеркина с разрывными базисными функциями высокого порядка адаптирован к решению стационарных пространственных уравнений Эйлера и Навье–Стокса на неструктурированных гексаэдральных сетках. В качестве итерационного метода решения используется гибридный многосеточный алгоритм, включающий конечно-элементную и сеточную стадии. Приводятся примеры расчетов: невязкое обтекание сферы, вязкое течение внутри изогнутой трубки и турбулентное обтекание крыла. Результаты расчетов и вычислительные затраты сопоставлены с результатами, получаемыми методом конечного объема.

Истомина М.А., Юшков Е.В. «Катящиеся волны в кольцевом канале» Журнал вычислительной математики и математической физики, 54, № 1, с. 114-125 (2014)

Целью работы является аналитическое построение периодических ветровых возмущений в кольцевом канале, численно получаемых при счете модели с регуляризацией. С помощью техники Р. Дресслера в приближении мелкой воды доказано отсутствие гладких периодических решений и построены разрывные решения, родственные катящимся волнам на наклонных поверхностях. Получены ограничения на разгоняющие и тормозящие силы, при которых могут существовать периодические решения. Проведен численный анализ задачи и представлено качественное сравнение численных результатов с теоретическими.

Паршин П.П., Алексеев П.А., Немковский К.С., Persson J., Чумаков А.И., Ruffer R. «Фононы и электронная щель в FeSi» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 145, № 2, с. 279-291 (2014)

Методом ядерного резонансного неупругого рассеяния синхротронного излучения, в диапазоне температур 46–297 К измерены парциальные спектры тепловых колебаний атомов железа в интерметаллиде FeSi. Установлено существенное смягчение спектра при увеличении температуры. Показано, что наибольшее смягчение тепловых колебаний атомов железа происходит в области длинноволновых акустических фононов, для акустических ветвей вблизи границы зоны Бриллюэна и для низколежащих слабодисперсионных оптических ветвей. Полученные результаты анализируются в рамках представлений, связывающих изменение спектра колебаний атомов железа с температурной эволюцией электронного спектра соединения. DOI: 10.7868/S0044451014020096.

Савин Г.И., Четверушкин Б.Н., Горобец А.В., Козубская Т.К., Суков С.А., Вдовикин О.И., Шабанов Б.М. «Моделирование задач газовой динамики и аэроакустики с использованием ресурсов суперкомпьютера МВС-100К» Доклады академии наук, 423, № 3, с. 312-315 (2008)