Дискретная стохастическая модель просачивания жидкости через пористое вещество: особенности параллельной реализации

Исследуются особенности параллельных реализаций дискретной стохастической модели, имитирующей просачивание жидкости через вещество (почву), имеющее сложную пористую микроструктуру. Моделирование должно показать процесс движения жидкости по извилинам пор и заполнение каверн и колодцев. Дискретная стохастическая модель этого процесса, предложенная ранее, представляет собой стохастический клеточный автомат (СКА), функционирование которого задается набором элементарных локальных операторов, действующих в дискретном клеточном пространстве и имитирующих перемещения (диффузия, конвекция, адсорбция) и преобразования (реакция, фазовое превращение) абстрактных или реальных частиц. Микроуровень представления процесса требует больших размеров клеточных пространств и, следовательно, вычислений на суперкомпьютерах. Главная проблема при этом состоит в том, что получение приемлемой эффективности параллельной реализации возможно только путем внесения детерминированности в алгоритм вычисления, т.е. снижения стохастичности модели. Несмотря на интенсивное изучение и применение стохастических моделей, методы параллельной реализации их на суперкомпьютерах изучены слабо. В статье этот пробел частично заполняется результатами серии вычислительных экспериментов, позволивших оценить достоинства и недостатки возможных способов реализации стохастической дискретной модели процесса просачивания жидкости в пористую среду со сложной морфологией на многопроцессорном кластере.