Автоматизированная система подготовки и анализа данных для решения задач вычислительной гидродинамики

Содержание
ж Введение
1. Системы вычислительной гидродинамики
1.1. Вычислительные системы для моделирования.
1.2. Препроцессоры генерации расчетных сеток
1.2.1. Расчетные сетки в задачах гидродинамики. Классификация и теоретические основы методов генерации
1.2.2. Системы генерации расчетных сеток.
1.3. Визуализация и анализ результатов моделирования.
1.4. Система подготовки и анализа данных.
2. Подготовка и анализ данных для распределенной информационно
вычислительной системы моделирования.
2.1. Структура системы подготовки и анализа данных.
2.2 Открытый программный интерфейс.
2.3. Объектная модель данных.
2.4. Функциональное обеспечение системы
2.4.1. Функции подготовки, генерации и редактирования расчетной сетки.
2.4.2. Функции визуализации и анализа данных.
3. РИВС с кластерным ресурсом.
3.1. Решатели.
3.1.1. Решатель .
3.1.2. Решатель I
3.1.3. Решатель .
3.2. Препроцессор II.
3.4. Графический постпроцессор .
4. Тестовое исследование возможностей проведения численного эксперимента в РИВС с встроенной системой подготовки и анализа
4.1. Численное моделирование турбулентного течения и теплообмена в трубе с ленточным завихрителем
4.2. Расчет вентиляционных потоков воздуха в помещении с источником тепла и принудительной вентиляцией.
4.3. Моделирование нестационарного течения над открытой каверной с подогреваемыми стенками методом
Заключение
Список авторских публикаций.
Библиографический список
Введение
Компьютерное моделирование является неотъемлемой частью современных научных исследований и инженерных изысканий при проектировании технических систем, в которых имеют место явления тепло и гидродинамического переноса. Примером таких систем могут служить различные энергетические установки, изделия авиа и судостроения, химические аппараты, системы вентиляции и кондиционирования жилых и промышленных помещений, транспортные системы, обитаемые космические и подводные объекты, системы охлаждения промышленных приборов и вычислительной техники. Для моделирования используются методы вычислительной гидродинамики. К настоящему времени реализованы разнообразные численные методы решения термогидродинамических задач, объединение вычислительных мощностей на уровне кластеров позволяет проводить объемное численное моделирование сложных технологических процессов, вести моделирование турбулентных течений прямыми численными методами , , . Во многих случаях численный эксперимент позволяет заменить дорогостоящие натурные эксперименты, а в некоторых случаях провести исследования, невозможные в лабораторной постановке. Разработка вычислительных систем для САПР соответствует перечню приоритетных работ но темам 1.6. Системы математического моделирования и 2.6. Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования и управления, входящим в перечень Постановления Правительства РФ пП8 от июля г.
Современные автоматизированные вычислительные системы для математического моделирования содержат в своем составе программные блоки, поддерживающие три основных этапа подготовку данных для вычислений вычислительный эксперимент с использованием специализированного программного кода анализ результатов расчетов.
Для процесса моделирования термогидродинамических процессов методами вычислительной гидродинамики характерны три основных этапа
1 создание модели расчетной области дискретизация расчетной области с генерацией расчетной сетки задание граничных и начальных условий задание множества параметров расчета и контролирующих правил.
2 численное решение вычислительной задачи с решением в наиболее частой постановке полной системы уравнений НавьеСтокса, Эйлера или осредненных по Рейнольдсу уравнений НавьеСтокса , с добавлением уравнений переноса энергии и транспортных уравнений для расчета характеристик турбулентности моделирование с использованием методов , , прямого численного моделирования, метода отсоединенных вихрей и метода моделирования крупных вихрей.
3 анализ и визуализация результатов расчетов построение карт и эпюр для распределения скалярных и векторных полей в сечениях и на заданных поверхностях построение траекторий отмеченных частиц расчет и анализ вторичных скалярных и векторных полей анимация течений.
Качество генерации расчетных сеток во многом определяет качество вычислительного эксперимента в целом, а возможности анализа и интерпретации результатов расчета определяют его применимость и практическую ценность. Поэтому важной составной частью систем моделирования являются системы подготовки и анализа данных пре и постпроцессоры вычислительных систем.
В настоящее время наблюдается процесс интеграции систем моделирования и вспомогательных средств обработки данных в объединенные программные системы комплексы моделирования и инженерного анализа. Примером могут служить системы , , 3, и другие, системы. Как правило они отличаются высокими требованиями к вычислительным ресурсам и требуют больших затрат на обучение пользователей. То же самое относится и к профессиональным
средствам генерации сеток системам вперед, ТгиеСпб, Сп1Тоо1 и другим. В нашей стране эти мощные системы имеют ограниченное распространение.
Актуальность