Реализация квазигазодинамического алгоритма на блочно-структурированных адаптивных сетках для задач сжимаемых течений


Реализация квазигазодинамического алгоритма на блочно-структурированных адаптивных сетках для задач сжимаемых течений

Бут И.И. (ИСП РАН, Москва, Россия; ИПМ РАН, Москва, Россия)

Аннотация

В работе представлен трёхмерный решатель для моделирования сжимаемых течений газа, основанный на квазигазодинамической системе уравнений. Решатель реализован в открытом программном комплексе AMReX, что обеспечивает поддержку блочно-структурированных адаптивных сеток и массово-параллельные расчёты на графических процессорах. Пространственная аппроксимация регуляризованных уравнений Навье–Стокса выполнена центральными разностями второго порядка точности, интегрирование по времени явное. Валидация проведена на серии классических тестов: одномерной задаче о распаде разрыва, двумерной задаче о взаимодействии вихря с ударной волной и трёхмерной задаче о дозвуковой свободной струе. Решатель точно воспроизводит ударно-волновые структуры и эволюцию вихревых течений. Применение технологии AMR сокращает число расчётных ячеек в 5–7 раз по сравнению с эквивалентной равномерной сеткой при сохранении разрешающей способности метода. Тесты производительности показывают существенное сокращение вычислительных затрат, достигаемое главным образом за счёт адаптивного измельчения сетки, с дополнительным ускорением при выполнении расчёта на графическом процессоре, что делает разработанный подход перспективным инструментом вычислительной газовой динамики.

Ключевые слова

сжимаемые течения; квазигазодинамические уравнения; блочно-структурированные сетки; численное моделирование; адаптивное измельчение сетки; графические процессоры; программный комплекс AMReX; свободное программное обеспечение.

Издание

Труды Института системного программирования РАН, том 38, вып. 6, часть 2, 2026, стр. 347-362.

ISSN 2220-6426 (Online), ISSN 2079-8156 (Print).

DOI: 10.15514/ISPRAS-2026-38(6)-42

Для цитирования

Бут И.И. Реализация квазигазодинамического алгоритма на блочно-структурированных адаптивных сетках для задач сжимаемых течений. Труды Института системного программирования РАН, том 38, вып. 6, часть 2, 2026, стр. 347-362. DOI: 10.15514/ISPRAS-2026-38(6)-42.

Полный текст статьи в формате pdf Вернуться к содержанию тома