Исследование эффективности распараллеливания расчета движения подвижных тел и свободных поверхностей во FLOWVISION на компьютерах с распределенной памятью

Моделирование нестационарного движения жидкости в расчетных областях, имеющих подвижные границы, а также моделирование контактных границ раздела фаз (свободная поверхность) являются неотъемлемой частью современных задач вычислительной гидродинамики. В программном комплексе FlowVision используется наиболее универсальный метод расчета таких границ, основанный на эйлеровых расчетных сетках. В этом методе перемещение твердых границ и свободных поверхностей во времени приводит к образованию новых и исчезновению старых расчетных ячеек, причем общее количество ячеек может существенно меняться. В программном комплексе FlowVision используется автоматическая динамическая адаптация расчетной сетки в процессе решения, что также приводит к изменению как топологической структуры сетки, так и ее размера. По этим причинам возникает задача о балансировке параллельных вычислений для расчетной сетки, последовательно меняющейся в процессе численного моделирования. Статическая декомпозиция задачи по процессорам (т.е. один раз в начале расчета) может приводить к нарушению межпроцессорного баланса вычислений и потере параллельной эффективности в процессе движения границ расчетной области или адаптации расчетной сетки. С другой стороны, полное перевычисление декомпозиции может приводить к большой межпроцессорной миграции данных и, соответственно, к замедлению вычислительного алгоритма. В данной работе описывается подход, позволяющий эффективно обойти основные трудности параллельной реализации технологий подвижных тел и свободных поверхностей. Приводятся результаты численных экспериментов по масштабируемости предложенных алгоритмов на примере моделирования при помощи FlowVision задачи всплытия подводной лодки. Статья подготовлена по материалам доклада авторов на международной конференции “Параллельные вычислительные технологии” (ПаВТ-2009; http://agora.guru.ru/pavt2009).