Оптимизация моделирования колебательной кинетики углекислого газа в полном поуровневом приближении

Численное моделирование неравновесной кинетики углекислого газа в полном поуровневом приближении представляет собой трудоемкую вычислительную задачу, которая включает решение огромной жесткой системы дифференциальных уравнений и требует оптимизированных методов для ее решения. В настоящем исследовании мы предлагаем оптимизацию для расширенного метода Гира (EBDF). Использование адаптивного шага по времени вместо фиксированного сокращает количество шагов в алгоритме во много тысяч раз, хотя и увеличивает время выполнения каждого шага. Использование параллельных вычислений для нахождения релаксационных членов в уравнениях кинетики позволяет еще больше сократить время расчетов. Численные эксперименты по моделированию колебательной релаксации пространственно-однородного углекислого газа проводились с помощью оптимизированных вычислительных схем разных порядков. Рекомендован оптимальный алгоритм расчетов: параллельная EBDF-схема четвертого порядка с адаптивным временным шагом. Этот метод требует меньше вычислительных затрат времени и памяти, а также обладает высокой стабильностью.