Интеграция вычислительной платформы MARPLE в цифровую платформу KIAM Digital Tool для решения задач мультифизики

Д. С. Бойков, Н. И. Тарасов, А. С. Болдарев, К. С. Кондратьев


Аннотация: В работе представлено описание интеграции вычислительной платформы MARPLE в цифровую платформу KIAM Digital Tool для решения сложных мультифизичных задач. MARPLE, изначально разработанный как исследовательский код для моделирования высокоскоростных процессов в плазме под воздействием интенсивных энергетических потоков, эволюционировал в универсальный инструмент для численного моделирования задач механики сплошных сред.
MARPLE основан на современных вычислительных технологиях, поддерживающих использование блочно-структурированных и неструктурированных сеток с элементами различной топологии (тетраэдры, гексаэдры, призмы), и реализует методы высокого разрешения для сохранения законов сохранения. Архитектура кода построена на принципах объектно-ориентированного и обобщенного программирования (C++), что обеспечивает гибкость и модульность. Подготовка расчетных областей осуществляется как с помощью, внешней CAD/CAE-платформы SALOME, так и через инструменты цифровой платформы KIAM Digital Tool, которые обеспечивают автоматизацию построения сеток, параметризацию геометрии. Параллельные вычисления выполняются в распределенной памяти с использованием MPI.
Цифровая платформа KIAM Digital Tool предоставляет инфраструктуру для автоматизации вычислительных экспериментов, динамического встраивания приложений и управления распределенными ресурсами. Интеграция MARPLE в KIAM Digital Tool позволила реализовать эффективное взаимодействие между моделями физических процессов и вычислительными ресурсами, обеспечивая масштабируемость, повторяемость результатов и удобство управления сложными мультифизичными вычислительными экспериментами.
Приведены примеры решения модельных задач теплопроводности. Предложенный подход открывает перспективы для дальнейшего развития компьютерного моделирования, упрощает интеграцию новых алгоритмов и способствует оптимизации вычислительных экспериментов на суперкомпьютерных системах.

Ключевые слова: мультифизическое моделирование, MARPLE, KIAM Digital Tool, высокопроизводительные вычисления, объектно-ориентированное проектирование, неструктурированные сетки, интеграция программных комплексов, цифровая платформа, вычислительная платформа.