Программный комплекс с открытым исходным кодом для моделирования вязких несжимаемых течений методом конечных элементов с частицами PFEM-2

Во многих сложных практических задачах гидродинамики возникает необходимость моделирования течений с преобладанием конвективного переноса среды - таких, как многофазные, высокорейнольдсовые течения, задачи аэрогидроупругости и пр. Для их решения применение более узкоспециализированных методов зачастую эффективнее по сравнению с традиционными подходами, однако практическое применение новых перспективных методов напрямую зависит от наличия их программных реализаций. К таким методам относится метод конечных элементов с частицами PFEM-2. В его основе - процедура расщепления, обеспечивающая моделирование конвективного переноса путем перемещения лагранжевых частиц, а остальных процессов - решением задачи на эйлеровой сетке. До сих пор для PFEM-2 имелась единственная общедоступная программная реализация, выполненная коллективом создателей метода в рамках пакета Kratos. Автором разработан новый программный комплекс для моделирования вязких несжимаемых течений с помощью метода PFEM-2. Описанная в работе реализация обеспечивает более точные результаты при решении общепринятых тестовых задач. Программный комплекс опирается только на открытое свободно распространяемое программное обеспечение - библиотеки deal.II, p4est, Trilinos, пакет CMake, форматы UNV и VTK и др. Созданы параллельные реализации вычислительных алгоритмов с использованием технологий MPI и Nvidia CUDA, исследована эффективность распараллеливания расчетов на высокопроизводительных системах различных архитектур. Исходный код, а также описанные в работе тестовые задачи свободно доступны в репозитории github.