Моделирование течений разреженного газа на основе кинетического уравнения Больцмана на кластерных и графических вычислительных системах
Диссертация
В связи с этим крайне важно иметь надежные прикладные проблемно-моделирующие среды. Проблемно-моделирующая среда позволяют проводить полномасштабные вычислительные эксперименты указанных выше явлений и устройств в реальном масштабе времени, которые ранее было невозможно изучать как теоретически, так и экспериментально. В основе проблемно-моделирующих сред лежат те или иные математические методы… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ГАЗОВ
- 1. 1. Основы описания газокинетических процессов
- 1. 2. Граничные условия и безразмерные переменные
- 1. 3. Основные принципы консервативного проекционного метода вычисления интеграла столкновений
- 1. 4. Введение в разностные схемы первого и второго порядков
- 1. 5. Распространение ударных волн в микроканалах (основные положения)
- ГЛАВА 2. АЛГОРИТМЫ, ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ
- РЕАЛИЗАЦИИ
- 2. 1. Проблемно-моделирующая среда на прямоугольных сетках
- 2. 2. Солвер для численного решения кинетического уравнения
- 2. 3. Алгоритмы и програмная реализация вычислений на кластерных архитектурах
- 2. 4. Реализация программного солвера на графических процессорах
- 2. 5. ОсновныИС
- ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЯВЛЕНИЙ
- 3. 1. Анализ и компьютерные модели двумерного насоса Кнудсена
- 3. 2. Изучение и анализ ударных волн в микроканалах на основе программно-моделирующей среды
- 3. 3. Моделирование индуцированного течения в каверне на графических процессорах
Список литературы
- Г., Бёрд. Молекулярная газовая динамика. М.: Мир, 1981. стр. 319.
- В.А., Перепухов. О сопротивлении плоской пластины в потоке сильно разреженного газа. ЖВМ и МФ. 1961, Т. 1, 4, стр. 680−686.
- В.А., Перепухов. Обтекание плоской пластины под нулевым углом атаки потоком разреженного газа. ЖВМ и МФ. 1963, Т. 3, 3, стр. 581−583.
- Monte Carlo evaluation of the Boltzmann collision integral. Nordsieck A., Hiks B.L. ред. N.-Y.-L. б.м.: PlenumPress, 1967. Rarefied Gas Dynamics, C.L. Brundin.T. 1, стр. 695−710.
- Ф.Г., Черемисин. Структура ударной волны в простом одноатомном газ е. ДАН СССР. 1969.
- Ф.Г., Черемисин. Численное решение кинетического уравнения Больцмана для одномерных стационарных движений газа. ЖВМ и МФ. 1970, Т. 10, 3, стр. 654−665.
- Черемисин, Ф.Г. Консервативный метод вычисления интеграла столкновений Больцмана. Доклады РАН. 1997, Т. 357,1, стр. 53−56.
- Dalton, Bozeman. Numerical Study of viscous flow in a cavity. Journal of Computational Physics. 1973, T. 12, стр. 348−363.
- Lennard-Jones, J. Е. On the Determination of Molecular Fields. Proc. Roy. Soc. 1924, Т. A 106, стр. 463−477.
- Черемисин, Ф.Г. Решение кинетического уравнения Больцмана для высокоскоростных течений. ЖВМ и МФ. 2006, Т. 46, 2, стр. 329−343.
- Коробов, Н.М. Тригонометрические суммы и их приложения. Москва: Наука, 1989. 14Разностный метод численного расчета разрывных решений уравнений гидродинамики1 959 271−306
- G. Mirshekari, M. Brouillette. One-dimensional model for microscale shock tube flow. Shock Waves. 2009, T. 19,1, стр. 25−38.
- Compressible-fluid DynamicsNevj YorkMcGraw НШ1972
- M.H., Коган. Динамика разреженного газа. М.: Наука, 1967.
- И.Е., Тамм. Труды Физического института им. Лебедева АН СССР. 1965. Работа • выполнена в 1947 г. 29.
- Mott-Smith, H. M. The Solution of the Boltzmann Equation for a Shock Wave. T. 82, 6.
- Клосс Ю.Ю., Хохлов H.И., Черемисин Ф. Г., Шурыгин Б. А. Проблемно-моделирующая среда для исследования течений газа в микро и нано структурах на основе решения уравнение Больцмана. Атомная энергия. 2008, Т. 105,4, стр. 211−217.
- Development of applied software for analysis of gas flows in vacuum devices VaciK/m20121117701777http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0042207X12001042
- Ю.Ю. Клосс, Н. И. Хохлов, П. В. Шувалов, Б. А. Шурыгин, Ф. Г. Черемисин.
- Моделирование и анализ газокинетических процессов в микро- и наноструктурах. Под ред. акад. РАН Н.Н. Пономарева-Степного. М: ИздАТ, 2008. стр. 76. ISBN 978−5-86 656 225−1.
- Клосс Ю.Ю., Черемисин Ф. Г., Рогозин О. А., Дербакова Е. П., Шувалов П.В.
- Клосс Ю.Ю., Черемисин Ф. Г., Хохлов Н. И., Дербакова Е. П., Аникин Ю. А., Рогозин О. А., Шувалов П. В. Патент «Программный комплекс для визуализации результатов моделирования явлений в разреженном газе BKViewer». #2 010 613 640 2010 г. 35. http://geuz.org/gmsh/.
- Б.Н., Делоне. О пустом шаре. Известия АН СССР. 1934, Т. 6, стр. 793−800.
- P.L. Bhatnagar, Е.Р. Gross, М. Krook. A model for collision processes in gases. I. Small amplitude processes in charged and neutral one-component systems. Phys. Rev. 1954, 94, стр. 211−225.
- Shock wave boundary layer interaction. A. Hadjadj, J.-P. Dussauge. 6, 2009 г., Shock Waves, T. 19, стр. 449−452.
- D. Valougeorgis, S. Vauritis, F. Sharipov. Application of the integro-moment method to steady-state two-dimensional rerafeied gas flows subject to boundary induced discontinuities. J. Comput. Phys. 2008, 227, стр. 6272−6287.
- An evaluation of a multiple stage micromechanical Knudsen compressor and vacuum pump. S. E. Vargo, E. P. Muntz. ред. С. Shen. б.м.: Peking University Press, 1997. Rarefied Gas Dynamics, стр. 995−1000.
- G.A., Bird. Approach to translational equilibrium in a rigid sphere gas. Phys. Fluids. 10, 1963, T. 6, стр. 1518−1519.
- Аристов В.В., Черемисин Ф. Г. Расщепление неоднородного кинетического оператора уравнения Больцмана. Доклады АН СССР. 1976, Т. 231,1, стр. 49−52.
- Клосс Ю.Ю., Хохлов Н. И., Черемисин Ф. Г., Шурыгин Б. А. Разработка численных схем решения кинетического уравнения в кластерных средах на основе технологии MPI. Информационные процессы. 2007, Т. 7,4, стр. 425−431.
- Клосс Ю.Ю., Черемисин Ф. Г., Шувалов П. В. Решение уравнения Больцмана на графических процессорах. Вычислительные методы и программирование. 2010, стр. 144 152. http://num-meth.srcc.msu.su/zhurnal/tom2010/vllrll7.html.
- Yu.Yu. Kloss, P.V. Shuvalov, F.G. Tcheremissine. Solving Boltzmann equation on GPU. Procedia Computer Science. ICCS10, 2010, Т. 1,1, стр. 1077−1085.
- F. Molnar Jr., T. Szakaly, R. Meszaros, I. Lagzi. Air pollution modelling using a Graphics Processing Unit with CUDA. Computer Physics Communications. 2010, T. 180,12, стр. 105−112.
- J.A. Anderson, C.D. Lorenz, A. Travesset. General purpose molecular dynamics simulations fully implemented on graphics processing units. J. Comput. Phys. 2008, T. 221,10, стр. 53 425 359.
- Acceleration of a 3D Euler solver using commodity graphics hardware. T. Brandvik, G. Pullan. Nevada: б.н., 2008.46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit.
- Aldo Frezzotti, Gian Pietro Ghiroldi, Livio Gibelli. Solving Kinetic Equations on GPUs I: Model Kinetic Equations, б.м.: arXiv:0903.4044vl physics. comp-ph., 2009.
- Running Unstructured Grid CFD Solvers on Modern Graphics Hardware. A. Corrigan, F. Camelli, R. Lohner, J. Wallin. 2009.19th AIAA Computational Fluid Dynamics Conference.
- Додулад О.И., Клосс Ю. Ю., Черемисин Ф. Г. Падение ударной волны на плоскую преграду, содержащую микрощели. Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2010, Т. 10. http://www.chemphys.edu.ru/media/files/2009−12−21−001.pdf.
- Application ofMPI- Technology for Solving the Boltzmann Equation. N.I. Khokhlov, Yu.Yu. Kloss, B.A. Shurygin, F.G. Tcheremissine. Obninsk: б.н., 2007. 20-th International Conference on Transport Theory, Book of Abstracts, стр. 189.
- Ю.Ю. Клосс, Ф. Г. Черемисин, П. В. Шувалов. Решение уравнения Больцмана для нестационарных течений с ударными волнами в узких каналах. ЖВМ и МФ. 2010, Т. 50, 6, стр. 1148−1158.
- О.И. Додулад, Ю. Ю. Клосс, Ф. Г. Черемисин, П. В. Шувалов. Моделирование распространения ударной волны в микроканале на основе решения уравнения Больцмана. Математическое моделирование. 2010, Т. 22, 6, стр. 99−110.
- Клосс Ю.Ю., Черемисин Ф. Г., Шувалов П. В. Взаимодействие ударной волны с пограничным слоем в узком канале. Математическое моделирование. 2011, Т. 23,4, стр. 131−140.
- Interaction between a Shock wave and a Grid Barrier in the Transitional Gas Flow Regime. V.G. Grishina, O.I. Dodulad, Yu.Yu. Kloss, F.G. Tcheremissine. 2010.19th International Shock Interaction Symposium, Moscow, Aug 31 Sep 3.
- Shock wave Boundary Layer Interaction inside a Micro Channel. Yu.Yu. Kloss, G.S. Kolyadko, P.V. Shuvalov, F.G. Tcheremissine. 2010.19th International Shock Interaction Symposium, Moscow, Aug 31 — Sep 3.
- Development of Ultra Small Shock Tube for High Energy Molecular Beam Source. Nobuya Miyoshi, et al. 2009. 26th Int. Symposium on Rarefied Gas Dynamics. AIP Conference Proceedings 1084. стр. 557−562.
- S. Naris, D. Valougeorgis. The driven cavity flow over the whole range of the Knudsen number. Phys. Fluids. 2005, T. 17, 9.
- Towards the ultimate conservative difference scheme. IV. A new approach to numerical convectionJournal of Computational Physicsl9773276−299
- Towards the ultimate conservative difference scheme. II. Monotonicity and conservation combined in a second-order schemeJournal of Computational P/iys/csl9744361−370
- Сравнение TVD ограничителей. Алушта2011Материалы XVII международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС'2011)65−67
- Компьютерные модели микронасоса Кнудсена на основе численного решения уравнения Больцмана Алушта2010Материалы VIII международной конференции по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ'2010)284−287
- Изучение структуры ударных волн и скорости их затухания в узких каналах в разреженном газе АлуштаМатериалы VIII международной конференции по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ'2010)269−271
- Моделирование течений смеси газов под действием градиента температур Материалы IX международной по неравновесным процессам в соплах и струях. (NPNJ'2012), Алушта, 25−31 мая215−217
- Система программных модулей для вычисления интеграла столкновений Болъцмана. Вычислительные методы и программирование201 140−47
- Разработка интерактивной оболочки проблемно-моделирующей среды для анализа газокинетических процессов в микро- и наноструктурах 2006Материалы VI Международной конференции по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ-2006)144−146
- О точности проекционного метода расчета интеграла столкновений.2011
- Компьютерное моделирование и анализ эксперимента Кнудсена 1910 года. Нано- и микросистемная техника201 086−14
- The Knudsen Compressor as a Micro and Macro Scale Vacuum Pump without Moving Parts or Fluids/. Vac. Sci. Technol. 19 992 308−2313
- Experimental and computational studies of temperature gradient driven molecular transport in gas flows through nano/micro-scale channelsNanoscale and Microscale Thermophysical Engineering20071151−175
- Computing of gas flows in micro- and nanoscale channels on the base of the Boltzmann Kinetic equationProcedia Computer ScienceICCS1020101735−744
- Вращательная релаксация в газах и ллозме.М.Энергоатомиздат1 991 216
- Реализация консервативной схемы первого порядка в распределенной вычислительной среде на основе стандарта MPI 2006Материалы VI Международной конференции по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ-2006) 146−149
- Разработка методов компьютерного моделирования и анализа микро насоса Кнудсена. Информационные технологии20 101 030−35
- Решение кинетического уравнения Больцмана с помощью тетраэдрических сеток на кластерной эрхтектуреВычислительные методы и программирование201 290−96
- Статистическая физика. Ч. 1.М.Наука- Физматлит1 995 605
- Моделирование вращательно-поступательных и колебательно-поступательных переходов в молекулярном разреженном газеМатериалы XXXII Академических чтений по космонавтике2 008 157
- Двухуровневая кинетическая модель вращательно-поступательных переходов в разреженном газе. Физико-химическая кинетика в газовой динамике2007 http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2007−10−22−001.pdf
- Численное исследование радиометрических сил посредством прямого решения кинетического уравнения БольцманаЖурнал вычислительной математики и математической физшш201 171 339−1355
- Решение уравнения Больцмана для нестационарных течений с ударными волнами в узких каналах. ЖВМ и МФ201 061 148−1158
- Численное решение кинетического уравнения Больцмана для одномерных стационарных движений газаЖВ/W и МФ19 703 654−665
- Дизайн интерфейсовЦ, МК Пресс2 005 410
- Теоретическая физика под редакцией Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшица в 10 томах, том /Ш.Физматлит2002
- NVIDIA CUDA 2.3 Programming Guidehttp://www.nvidia.com/object/cudadevelop.html
- Density profiles in argon and nitrogen shock waves measured by the absorption of an electron beamV. Fluid. Mech. 1 976 497−513
- Simulation of Gas Flows in Micro Devices by Solving the Boltzmann Kinetic Equation 2012NSTI-Nanotech 2012, www.nsti.org, ISBN-978−1-4665−627 617−620
- Numerical simulation of a Knudsen pump using the effect of curvature of the channel. Novosibirsk, Russia2007Rarefied Gas Dynamicsl079−1084
- One-way flow of a rarefied gas induced in a circular pipe with a periodic temperature distribution New York, Melville2001Rarefied Gas Dynamics940−947
- Gas Dynamics. LondonAcademic Pressl966
- Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas F/oivsOxfordClarendon Press, Oxford University Pressl994
- Flow modeling of a Holweck pump stage in the viscous regime. Vacuum200173−83
- Numerical Simulation of Shock Waves Propagation in Micro Channels 19−24 /07/2009, St.Petersburg.The 27th International Symposium on Shock Waves (ISSW27)
- New Statistical Models for Kinetic Theory: Methods of ConstructionP/jys. Fluids. 1 966 916 581 673
- Eine Revision der Gleichgewichtsbedingung der Gase. Thermische Molekularstromung>Ann. der Phys. 19 109 205−229