1	Научные исследования на ФАЛТ МФТИ с использованием высокопроизводительных вычислений
2	Партнёры Российский фонд фундаментальных исследований Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е.Жуковского Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова Инжиниринговая компания ТЕСИС Группа компаний R-Style ОАО НПО Сатурн ОАО Криогенмаш Институт прикладной математики РАН им. М.В. Келдыша Институт автоматизации проектирования РАН
3	Научные исследования, поддержанные грантами РФФИ 04-07-90345-в «Развитие центра параллельных вычислений на основе многопроцессорной ЭВМ МВС-1000/16 для решения фундаментальных проблем вычислительной аэродинамики», руководитель Ю.И. Хлопков РФФИ 04-01-00806-а «Исследование образования областей с закритическим режимом течения на треугольных крыльях», руководитель Г.Н. Дудин Минобрнауки 706.05 «Исследование процессов распространения возмущений в струях газа с целью снижения шума авиадвигателей самолетов пятого поколения», руководитель Ю.И.Хлопков РФФИ 05-01-08087офи_а «Исследование пиковых и распределённых тепловых потоков и эффективности органов управления перспективного аэрокосмического летательного аппарата при больших числах Маха», руководитель Г.Н. Дудин Минобрнауки 702.05 «Математическое моделирование пространственного обтекания перспективных воздушно-космических летательных аппаратов сложной геометрии с помощью параллельных вычислений на многопроцессорной ЭВМ», руководитель Г.Н. Дудин Минобрнауки 105.04 «Аналитические и численные исследования течений в пограничном слое и невязкой области», руководитель Г.Н. Дудин Договор с ЦАГИ 2005 г. «Расчет концевых вихрей с лопастей винта авиационного двигателя», руководитель Ю.И. Хлопков Договор с ЦИАМ 2005 г. «Расчет распространения звуковых возмущений в струе из сопла авиационного двигателя», руководитель Ю.И. Хлопков
4	Задачи суперкомпьютеров Моделирование сложных явлений: Прямое численное моделирование турбулентности Комплексные течения Акустические поля Течения разреженного газа Моделирование Монте-Карло
5	Система МВС-1000 Концепция системы МВС-1000: Очередь задач Распределение ресурсов между задачами Виртуальные номера процессоров «Горячая замена» процессоров Поддержка библиотек межпроцессорного взаимодействия Router+, MPI для языков Fortran, C++ Возможность использовать до 1000 процессоров
6	МВС-1000/16 на ФАЛТ МФТИ Гранты РФФИ 02-07-90475-в, 04-07-90345-в Модули: SuperMicro 5012-B6 Процессоры: Pentium 4 2.2 ГГц Общая память RAM: 25.5 GB Сеть: 100 Mbit Fast Ethernet ОС: Linux Red Hat 7.3 ПО: разработано в Институте прикладной математики им. М.В. Келдыша Библиотеки межпроцессорного взаимодействия: Router+, MPI
7	Программное обеспечение CFX 5 ICEM CFD, TurboGrid Flow Vision FLUENT 6 Solid Works 2005 АРГОЛА
8	Направления исследований Внешние течения – крылья, тела, струи Внутренние течения – турбомашины, каналы, сопла Сопряжённые задачи – теплообмен, изменение формы Разработка ПО для задач механики жидкости и динамики разреженного газа ИТ – параллельные вычисления, научные форматы данных
9	Пакет программ АРГОЛА Назначение: расчёт трёхмерных течений со сложной геометрией в рамках уравнений Эйлера Особенности: многоблочные гексоидные сетки метод Годунова-Колгана расчёт нестационарных течений учёт химических реакций эффективная параллельная реализация Пример: представление поля течения для высокоскоростного летательного аппарата
10	Аэродинамика планирующего ЛА Задача: аэродинамика высокоскоростного планирующего ЛА с органами управления (гранты: РФФИ 05-01-08087-офи_а, Минобрнауки 702.05) Особенности: сжимаемое течение (M_¥= 6, a = 10°) модель Эйлера течение: 3D скачок, энтропийный слой вариация геометрии для оптимизации эллиптичность от 1 до 4 многоблочная гексоидная сетка – 3´10⁵ элементов Результаты: в хорошем согласии с экспериментом в аэродинамической трубе
11	Аэродинамика аппарата Клипер Задача: аэродинамика перспективного аэрокосмического аппарата Клипер (гранты: РФФИ 05-01-08087-офи_а, Минобрнауки 702.05) Особенности: сжимаемое течение (M_¥= 6, a = 10°) модель Эйлера течение: 3D скачок, энтропийный слой многоблочная гексоидная сетка – 6´10⁵ элементов Результаты: в согласии с экспериментом в аэродинамической трубе
12	Течение в компрессоре НД Задача: расчёт характеристик ступени модели компрессора низкого давления Особенности: закрученное сжимаемое течение воздуха (M_max» 2) турбулентный режим: Re > 10⁶ течение: ПС, скачки, отрывы, следы деформация лопаток (28 000 об/мин) мультидоменный расчёт: различные системы координат гексоидная сетка - 1.3´10⁶ элементов Результаты: учёт деформации лопаток улучшил согласие с экспериментом – DG = 0.5 % (расход), Dh_max= 1.3 % (КПД)
13	Течение в сложном канале Задача: определение потерь при течении плотной жидкости через систему каналов Особенности: несжимаемое течение турбулентный режим: Re_L @ 3´10⁶ течение: пограничные слои, сложные следы плотная жидкость, T = 800K диапазон масштабов: L_max/L_min@ 750 комбинированная мультидоменная сетка (tetra, hex, prism) - 6.54´10⁶элементов Результаты: в согласии с экспериментом (Dl = 3.5 %)
14	Обтекание треугольного крыла Задача: определение характеристик пограничного слоя на треугольном крыле (грант РФФИ 04-01-00806-а) Особенности: сжимаемое течение (M_¥= 6.25) ламинарный режим (Re_¥ @ 1.4´10⁴) течение: пограничный слой, скачок, теплообмен вариация m(T), l(T) температурный фактор T_w/T₀= 0.05 комбинированная сетка (tetra, prism, pyramid) – 9.62´10⁶ элементов Результаты: качественное согласие с теорией, расчётами и экспериментом
15	Течение с теплообменом Задача: определение температурного поля в датчике аэродинамических углов с подогревом Особенности: сжимаемое течение (V_¥= 125; 495 м/с) турбулентный режим (Re_¥ @ 10⁶) течение: ПС, след, скачок сопряжённый теплообмен зависимость l(T), c(T), q(T) для тела мелкие детали (нагреватель) адаптированная декартова сетка - 5´10⁵ ячеек Результаты: данные расчёта позволяют сделать выводы об обледенении
16	Формирование концевого вихря Задача: определение характеристик концевого вихря на типичном крыле Особенности: слабо сжимаемое течение (V_¥=100м/с) ламинарный режим (Re_¥ @ 6.3´10⁵) течение: ПС, образование концевого вихря, вихревой пелены 12% симметричный профиль адиабатическая стенка комбинированная сетка (tetra, prism) - 3.95´10⁶ элементов Результаты: данные расчёта позволяют определить характеристики вихревой системы и находятся в согласии с теорией
17	Гофрированная струя Задача: исследование слоя смешения на границе гофрированной холодной струи Особенности: сжимаемое течение (M_j @ 2) турбулентный режим (Re_j @ 1.9´10⁶) течение: сложный слой смешения, недорасширенная затопленная струя T_j/T₀ = 0.57, p_j/p₀ = 1.1 гофр с относительной амплитудой 0.1 стенка сопла со скольжением сетка - 1.05´10⁶ элементов на сектор Результаты: структура струи позволяет определить влияние гофра вниз по потоку: x/d @ 1.5
18	Вихри в разреженном газе Задача: характеристики эволюции 2D вихревой системы в разреженном газе Особенности: сжимаемое течение (M_max = 0.4) разреженный газ (Kn = 0.01, Re @ 40) течение: начальная стадия нелинейной эволюции вихревой системы метод Монте-Карло для уравнения Больцмана периодические граничные условия прямоугольная сетка - 1.21´10⁴ ячеек Результаты: данные расчётов показывают формирование спектра энергии, имеется согласование с теорией - E(k)~k^-3
19	Вычислительная эффективность ускорение до 12 раз на CFX, 16+1 процессоров 10-кратное ускорение на АРГОЛА, 12 процессоров
20	Новое решение – Intel Itanium2 хорошие характеристики серверов на базе Intel Itanium2 (R-Style Marshall EP272r) поддержка Red Hat Enterprise Linux 2.5-кратное превосходство по производительности над 32-битными процессорами Intel Xeon с одинаковой частотой 95%-100+% эффективность параллельных расчётов на CFX на системе с общей памятью
21	Публикации по центру параллельных вычислений
22	Организаторы ЦПВ ФАЛТ МФТИ Проф. Ю.И. Хлопков – зав. кафедрой компьютерного моделирования Доц. В.Л. Юмашев – руководитель МВС-1000 на ФАЛТ МФТИ Проф. Г.Н. Дудин – декан ФАЛТ МФТИ Доц. В.И. Шалаев – руководитель ВЦ ФАЛТ МФТИ Проф. А.Д. Смирнов Ю.А. Пугачёв С. Коробанов, Р. Колчин, Д. Юмашев, Д. Апраксин В.Н. Коньшин, И.В. Воронич, В.В. Ткаченко, Л.Ф. Ивчик Член-корреспондент РАН А.В. Забродин с коллегами А.В. Баранов, А.О. Лацис, С.В. Сажин, М.Ю. Храмцов, С.В. Шарф