Введение к работе
Актуальность работы.
Помимо несомненного интереса, явление турбулентного перемешивания, при развитии неустойчивостей, имеет большое значение для ряда практических задач. Создание новых источников энергии, основанных на процессе управляемого термоядерного синтеза, в частности, лазерного термоядерного синтеза (ЛТС), проектирование сложных технических конструкций, в которых происходит нестационарный нелинейный перенос вещества среды, требует подробного исследования законов переходных и турбулентных процессов.
Теоретические и экспериментальные исследования явлений
гидродинамических неустойчивостей сопряжены с рядом трудностей для современной науки. Наиболее доступным методом изучения данной проблемы сегодня является математическое моделирование и численный эксперимент. Достоверное воспроизведение такого сложного эксперимента возможно лишь при сочетании эффективных численных методик, обеспечивающих высокую точность описания динамики процессов и сложной структуры области контактов и применения алгоритмов повышенной точности, позволяющих достаточно близко к экспериментальным данным воспроизводить основные характеристики гидродинамических неустойчивостей. Перспективным направлением решения задач гидродинамики сегодня является развитие экономичных численных методов. Интенсивно развивающимся за последние десять лет является математическое моделирование на основе иерархических локально - измельчающихся адаптивных сеток (adaptive mesh refinement - AMR).
Третьим, не мене значимым фактором развития данного направления является использование высокопроизводительной вычислительной техники, предоставляющее возможность моделирования турбулентных течений на совершенно другом уровне. Вследствие чего, в настоящий момент получены новые количественные характеристики в законе роста зоны турбулентного перемешивания, а так же появилась возможность детального изучения СТРУКТУРЫ
РОС национальная]
турбулентности и ее основных характеристик. БИБЛИОТЕКА {
srapm
Вышесказанное показывает, что выбранная тема диссертационной работы является актуальной.
Цельюдиссертацииявляются:
разработка и создание пакета прикладных программ для решения задач
гидродинамики и исследования основных характеристик
турбулентности
исследование гидродинамических неустойчивостей на многопроцессорных вычислительных системах
исследование тонкой структуры турбулентности
Научнаяновизнаипрактическаяценностьработы.
Разработаны новые методики и создан комплекс программ «pNUT», позволяющий проводить прямое численное моделирование гидродинамических неустойчивостей и исследовать основные характеристики возникающей турбулентности на различных параллельных системах.
Проведено исследование турбулентного перемешивания при развитии неустойчивостей на многопроцессорных системах. Получен ряд новых результатов. Визуализирована картина тонкой структуры турбулентности. Уточнены константы в законе роста ширины зоны перемешивания. Установлен универсальный характер вида спектра кинетической энергии, который присущ также многим экспериментальным данным.
Разработаны новые алгоритмы решения и создан пакет прикладных программ ADAPTJ2D для решения задач газодинамических задач с учетом теплопроводности на основе концепции адаптивных локально - измельчающихся сеток.
Достоверность полученных результатов подтверждена проведенными тестовыми расчетами, а так же сравнением с экспериментальными данными и численными результатами ведущих научных центров, работающих по данной тематике.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на
Russia-Japan International Workshop on Actual Problems of Computional Mechanics, (St.Peterburg, 2002)
V International Congress on Mathematical Modeling (Dubna, 2002)
X Всероссийской Школе-Семинаре "Современные проблемы
Математического Моделирования" (пос. Абрау-Дюрсо, 2003)
международной конференции Parallel CFD 2003 (Moscow, 2003)
VI, VII, VIII международных семинарах «Супервычисления и математическое моделирование» (г. Саров, 2002,2003,2004гг.)
Всероссийской Научно-Технической Конференции «Параллельные вычисления в задачах математической физики» (Ростов-на-Дону, 2004)
9th International Workshop on the Physics of Compressible Turbulent Mixing (Cambridge, UK, 2004)
конференции «Физика Экстремальных Состояний Вещества» (Черноголовка, 2004г.)
VI Международном Конгрессе «Математическое моделирование на
высокопроизводительных компьютерных системах» (г. Нижний
Новгород, 2004)
семинаре кафедры математического моделирования МФТИ и Института
математического моделирования РАН под руководством
проф. Е.И. Леванова
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из них 3 в рецензируемых изданиях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы (153 наименования). Работа изложена на 157 страницах, содержит 72 рисунка и 8 таблиц.
