Соглашение о предоставлении субсидии 19.604.21.0037 от 19.06.2014
Тема проекта: Разработка программного обеспечения суперЭВМ для подбора оптимальной конфигурации дефлектора с целью снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств
Этап 2: 01.01.2015 г. - 30.06.2015 г.
Программная реализация прототипа программного комплекса
Основные полученные результаты
В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 19 июня 2014 г № 14.604.21.0037 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 01 января по 30 июня 2015 года выполнены следующие работы:
- создан прототип проблемно-ориентированного программного комплекса NOISEtte.Deflector, реализующий разработанную численную методику для подбора оптимальной конфигурации дефлектора с целью снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств с использованием суперкомпьютера;
- разработана программная документация на прототип проблемно-ориентированного программного комплекса NOISEtte.Deflector, реализующий разработанную численную методику для подбора оптимальной конфигурации дефлектора с целью снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств с использованием суперкомпьютера;
- разработана Программа и методики экспериментальных исследований;
- выбрана, обоснована и описана промышленно-ориентированная задача для валидации прототипа проблемно-ориентированного программного комплекса NOISEtte.Deflector, реализующего разработанную численную методику для подбора оптимальной конфигурации дефлектора с целью снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств с использованием суперкомпьютера (за внебюджетные средства);
- измерена производительность и эффективность вычислений на примере выбранной промышленно-ориентированной для вычислительных систем различных архитектур.
Все работы выполнены на высоком мировом уровне и привели к получению новых научных результатов. По итогам проведенных работ можно сделать следующие выводы.
- Созданный прототип проблемно-ориентированного программного комплекса NOISEtte.Deflector реализует разработанную на первом этапе исследований численную методику для подбора оптимальной конфигурации дефлектора с целью снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств с использованием суперкомпьютера производительностью 10 ТФлоп/с и выше (требование ТЗ 4.1.2).
Ядром прототипа программного комплекса NOISEtte.Deflector является программная реализация разработанной на первом этапе исследований методики численного моделирования. Программная реализация выполнена на языке C++ стандарта 2007 года ISO/IEC 19768:2007 (требование ТЗ 4.2.2.) и имеет модульную структуру в которой выделены расчетные, коммуникационные и управляющие модули (требование ТЗ 4.2.3).
Программная реализация разработанной методики совместима с зарегистрированным отечественным программным комплексом NOISEtte++ для расчета задач газовой динамики (Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2012611606 от 4 мая 2001 года).
Созданный прототип программного комплекса NOISEtte.Deflector функционирует на суперкомпьютерах гибридной архитектуры (требование ТЗ 4.2.1.) и на суперкомпьютерах с существенно многоядерными узлами, с числом процессорных ядер более 10 тысяч (требование ТЗ 4.2.8).
- Разработанная программная документация на прототип программного комплекса NOISEtte.Deflector соответствует требованиям ЕСПД (требование ТЗ 6.4). Она содержит: описание применения прототипа программного комплекса NOISEtte.Deflector в целом (ГОСТ 19.502-78), текст программы на каждый компонент (ГОСТ 19.401-78) и описание программы на каждый компонент (ГОСТ 19.402-78), что соответствует требованию ТЗ 6.1.
- Применение разработанных Программы и методик экспериментальных исследований на заключительном этапе ПНИ позволит подтвердить соответствие созданного прототипа проблемно-ориентированного программного комплекса NOISEtte.Deflector требованиям ТЗ.
- Выбранная, описанная и обоснованная промышленно-ориентированная задача предназначена для валидации прототипа проблемно-ориентированного программного комплекса для подбора оптимальной конфигурации авиационного дефлектора с целью снижения акустических нагрузок на конструктивные элементы высокоскоростных транспортных средств.
Данная задача может решаться на неструктурированных сетках размерностью вплоть до 100 млн. элементов (требование ТЗ 4.2.7).
- Измерение производительности и эффективности вычислений на примере выбранной промышленно-ориентированной задачи для вычислительных систем различных архитектур показало, что производительность разработанного проблемно-ориентированного программного комплекса на примере решения выбранной промышленно-ориентированной задачи оказалась очень близкой для соответствующего количества процессорных ядер, что говорит об его универсальности и независимости от используемой архитектуры вычислительной системы. Полученная эффективность для всех расчетов оказывается большей значения 80%, что является достаточно высоким показателем и говорит о выполнении требований ТЗ 4.2.3, 4.2.4 и 4.2.5.
Все работы проводились при тесном взаимодействии с Индустриальным партнером. Проводились совместные совещания для обсуждения и анализа результатов проводимой работы и их последующей коммерциализации.
Все работы, заявленные в Плане-графике исполнения обязательств по второму этапу ПНИ, выполнены в полном объеме (пункты 3.10-3.14 ТЗ) и на высоком научном уровне. Это, в частности, подтверждается решением Ученого Совета Института прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН от 28 апреля 2015 года.
Внедрения в промышленность результатов ПНИ на данном этапе не предусматривается.
При выполнении ПНИ использовался накопленный опыт участников проекта и ранее созданные ими разработки.
|