Международный коллектив исследователей, в который вошли специалисты из России (рук. отделения 2 ФИЦ ИУ РАН д.ф.-м.н. В.А. Титарев), Великобритании, Кипра, США, Гонконга и Испании, разработал новый пакет программ с открытым исходным кодом UCNS3D (Unstructured Compressible Flow Solver), предназначенный для суперкомпьютерного моделирования сложных нестационарных течений газа. Код использует передовые методы решения уравнений газовой динамики на неструктурированных сетках. С помощью кода UCNS3D можно моделировать ламинарные, переходные, турбулентные и многокомпонентные течения газа с использованием неструктурированных сеток со смешанными элементами. Структура кода допускает его обобщение на новые физические модели и расчетные уравнения. Реализованные в коде методы решения проверены на большом числе хорошо зарекомендовавших себя тестовых задач, включающих сравнение с экспериментальными или аналитическими решениями. Данные сравнения демонстрируют все возможности UCNS3D с точки зрения спектра приложений, надежности, эффективности и точности. Результаты исследования опубликованы в журнале «Computer Physics Communications» :
Antoniadis A. F., Drikakis D., Farmakis P. S., Fu L., Kokkinakis I., Nogueira X., Silva P.A.S.F., Skote M., Titarev V., Tsoutsanis P. (2022). UCNS3D: An open-source high-order finite-volume unstructured CFD solver. Computer Physics Communications, 279, Art. ID 108453. https://doi.org/10.1016/j.cpc.2022.108453
В статье описываются требования к компиляции кода UCNS3D, в том числе библиотеки программного обеспечения с открытым исходным кодом, которые доступны в сети «Интернет» и их дизайн. Предоставлено описание файлов и каталогов кода. Приводится репрезентативный набор примеров, включая адвекцию гладкого вихря, ударно-энтропийные волны во взаимодействии, ILES моделирования вихря Тейлора-Грина, трансзвуковой RANS расчет полной компоновки самолета на марше, ILES ИЛЭС профиля SD7003, RANS ротора Карадонны и Тунга и моделирование нестационарного многокомпонентного ударно-волнового взаимодействия с гелиевым пузырем.
Рис. 1
Так, рис.1 демонстрирует результаты прямого численного моделирования вихря Тейлора-Грина с помощью передовой разностной схемы типа CWENO5 пятого порядка аппроксимации не сетке с разрешением 128^3 ячеек.
Рис. 2
Рис. 2 иллюстрирует важность использования передовой дискретизации по пространству до 4 порядка аппроксимации на задаче моделирования вихревой структуры при расчете вращения двухлопастного вертолетного винта.
Рис. 3
Расчет нестационарной аэродинамики вертолетного винта важен в задачах оценки тяги, крутящего момента и шума в дальнем поле для перспективных вертолетов. Помимо этого в работе оценивается параллельная производительность UCNS3D на крупномасштабной задаче, где он достигает почти идеальной эффективности параллельных вычислений при ≈ 10000 процессоров (рис. 3).
