Высокопроизводительные методы расчёта дискретных моделей связанных систем тел

• Автор: Гетманский, Виктор Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Современные технологии сопряжённого моделирования динамики систем тел и физических процессов в отдельных телах
1.1. Моделирование системы абсолютно твёрдых тел
1.2. Сопряжение физически разнородных моделей с моделью
системы абсолютно твёрдых тел
1.3. Модели упругих тел
1.4. Распараллеливания расчёта сопряжённых моделей
1.5. Метод подсистем
1.6. Методы декомпозиции расчётной области
1.7. Особенности реализации программных комплексов мулъ-
тифизического моделирования
1.8. Выводы по главе
2. Методы сопряжённого моделирования с использованием параллельных вычислений
2.1. Распараллеливание расчёта динамики системы тел
2.2. Модель динамического напряжённо-деформированного состояния тела
2.3. Модель нестационарного распределения тепла в теле
2.4. Алгоритм декомпозиции расчётной области
2.5. Уровни распараллеливания расчёта сопряжённых моделей
2.6. Алгоритм статической балансировки нагрузки
2.7. Алгоритм синхронизации параллельного расчёта
2.8. Выводы по главе 2
3. Программный комплекс для параллельного расчёта мульти-физических моделей, основанных на динамике систем тел .
3.1. Архитектура программного комплекса
3.2. Архитектура ядра программного комплекса
3.3. Объектное представление предметной области
3.4. Реализация метода параллельного моделирования
3.5. Выводы по главе
4. Использование разработанных методов для решения практических задач
4.1. Область применения разработанных мультифизических моделей
4.2. Верификация вспомогательных моделей
4.3. Модель многокатковой гусеничной платформы
4.4. Модель автомобиля с независимыми подвесками
4.5. Модель автомобиля повышенной проходимости
4.6. Высокопроизводительные расчёты отдельных деталей в
составе модели автомобиля
4.7. Методика параллельных расчётов
4.8. Исследование эффективности и ускорения параллельного
метода моделирования
4.9. Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Замеры ускорения и эффективности параллельных вычислений

Список условных сокращений
В работе используются следующие сокращения:
ATT — абсолютно твёрдое тело
ГПР — гидропневматическая рессора
МКЭ — метод конечных элементов
МСТ — модель системы тел со связями
НДС — напряжённо-деформированное состояние
СК — система координат
СО — система отсчёта
СЛАУ — система линейных алгебраических уравнений
ООП — объектно-ориентированный подход
ОС — операционная система
ТС — транспортное средство
ЭВМ — электронно-вычислительная машина
CAD — Computer-Aided Design - автоматизированное проектирование CAE — Computer-Aided Engineering - инженерный анализ FEM — Finite Element Method - метод конечных элементов DEM — Discrete Element Method - метод дискретных элементов MBS — Multi-body system - система тел со связями MPI — Message Passing Interface - интерфейс обмена сообщениями NUMA — Non-Uniform Memory Access - неоднородный доступ к памяти UML — Unified Modeling Language - унифицированный язык моделирования

Проблемы связывания расчётных областей при разработке программного комплекса [90, 95] следующие:
1. Требуется обеспечить соединение связываемых частей;
2. Необходимо разделение временных шагов;
3. Пересчёт зависимых параметров в связываемые величины;
4. Аппроксимация зависимых данных при наличии разных временных шагов;
Дополнительные проблемы при разработке параллельного расчёта:
1. Синхронизация расчёта;
2. Декомпозиция расчётных областей;
3. Разделение граничных условий для расчётных областей;
4. Объединение данных от параллельных процессов;
В работе [90] выделены несколько организационных принципов, которые рекомендуется учесть при проектировании программного комплекса мультифизического моделирования:
1. Проектирование включает архитектуру для связывания моделей и реализацию параллельной обработки данных;
2. Проблема параллельной обработки данных реализована в библиотеках, поэтому отходит на второй план;
3. Применение теории графов для описания связанных моделей
и зависимостей между ними. Использование матричного представления направленных графов;
4. Степень связанности требуется оценивать количественно;
5. Модель выделения ресурсов и распределения компонентов
программного комплекса в процессе параллельного выполнения может быть одного из 3 типов: один компонент - множество данных, множество компонентов - множество данных или смешанная