Применение параллельных вычислительных технологий для моделирования процесса отрыва течения за обратным уступом в канале с учетом сил плавучести

Abstract

В работе приводятся численные решения двумерного ламинарного течения за обратным уступом в канале с учетом сил плавучести. Для описания данного процесса используется двумерное несжимаемое уравнение Навье-Стокса. Данная система численно решается методом расщепления по физическим параметрам, который аппроксимируется с помощью метода контрольного объема. Полученное уравнение Пуассона, удовлетворяющее дискретному уравнению неразрывности, решается итерационным методом Якоби на каждом шаге по времени. Полученные численные решения ламинарного течения за обратным уступом сравниваются с численными результатами других авторов. Данный численный алгоритм полностью распараллеливается с помощью различных геометрических декомпозиций (1D, 2D и 3D). В работе были сделаны предварительный теоретический анализ эффективности различных методов декомпозиции расчетной области и реальные вычислительные эксперименты для данной задачи, и был определен лучший метод декомпозиции области. В дальнейшем проверенная математическая модель и численный алгоритм с лучшим методом декомпозиции можно будет применить для различных сложных течении с учетом сил плавучести.

Keywords

• метод декомпозиции области
• обратный уступ
• метод расщепления по физическим параметрам
• разделение и воссоединение потоков
• отрывное течение
• силы плавучести