Труды института системного программирования РАН
RUS  ENG    ЖУРНАЛЫ   ПЕРСОНАЛИИ   ОРГАНИЗАЦИИ   КОНФЕРЕНЦИИ   СЕМИНАРЫ   ВИДЕОТЕКА   ПАКЕТ AMSBIB  
Общая информация
Последний выпуск
Архив

Поиск публикаций
Поиск ссылок

RSS
Последний выпуск
Текущие выпуски
Архивные выпуски
Что такое RSS



Труды ИСП РАН:
Год:
Том:
Выпуск:
Страница:
Найти






Персональный вход:
Логин:
Пароль:
Запомнить пароль
Войти
Забыли пароль?
Регистрация


Труды ИСП РАН, 2018, том 30, выпуск 2, страницы 301–316 (Mi tisp320)  

Эта публикация цитируется в 1 научной статье (всего в 1 статье)

Применение параллельных алгоритмов при численном моделировании кровотока в квазиодномерном приближении

А. Н. Авдеева, В. В. Пузикова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)» (МГТУ им. Н.Э. Баумана)

Аннотация: Главной целью современного гемодинамического моделирования является предсказание поведения давления крови в артериях, а также изучение комплексного воздействия разнообразных факторов на характеристики сердечно-сосудистой системы. Наиболее популярными при этом являются квазиодномерные модели течения крови по сосудам, позволяющие моделировать кровоток во всей сосудистой системе. Поскольку полномасштабное моделирование сердечно-сосудистой системы требует больших вычислительных затрат, актуальной является задача распараллеливания вычислений. В данной работе проведено исследование эффективности распараллеливания вычислений при численном моделировании кровотока в квазиодномерном приближении. Для простоты рассмотрена задача о моделировании течения крови в отдельном кровеносном сосуде. При построении параллельного алгоритма был применен метод декомпозиции области. В каждой подобласти задача на каждом шаге по времени расщепляется на гиперболическую и параболическую подзадачи. Для решения гиперболической подзадачи используется интегро-интерполяционный метод, основанный на схеме MUSCL. Для интегрирования по времени применяются методы Рунге-Кутты и Адамса-Башфорта второго порядка. Для решения параболической подзадачи используется метод Кранка-Николсона. На стыках подобластей интерфейсные условия образуют нелинейные системы с тремя неизвестными. Эти системы решаются при помощи метода Ньютона. С помощью профилировщика AMD CodeAnalyst была определена структура временных затрат при решении тестовой задачи в последовательном режиме. При помощи закона Амдала получены оценки максимально возможного ускорения при распараллеливании наиболее дорогостоящих с вычислительной точки зрения операций. При реализации полученного алгоритма в разработанном авторами настоящей работы программном комплексе использовались технология OpenMP и библиотека MPI. Расчеты проводились на учебно-вычислительном кластере кафедры ФН-2 «Прикладная математика» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты вычислительных экспериментов показали, что выигрыш по времени, достигаемый за счет использования библиотеки MPI, не превышает нескольких процентов по сравнению с применением технологии OpenMP. В связи с этим, принимая во внимания простоту распараллеливания алгоритмов посредством OpenMP, можно остановить выбор на данной технологии, однако использование MPI позволяет сделать программный комплекс универсальным -работающим как на системах с общей памятью, так и на системах с распределенной памятью.

Ключевые слова: технология OpenMP, MPI, квазиодномерная модель, кровоток, метод декомпозиции области, параллельный алгоритм, кластер, метод MUSCL, расщепление Годунова.

Финансовая поддержка Номер гранта
Министерство образования и науки Российской Федерации МК-743.2018.8
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации для молодых российских ученых - кандидатов наук (проект МК-743.2018.8).


DOI: https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2018-30(2)-15

Полный текст: PDF файл (592 kB)
Список литературы: PDF файл   HTML файл

Реферативные базы данных:

Тип публикации: Статья

Образец цитирования: А. Н. Авдеева, В. В. Пузикова, “Применение параллельных алгоритмов при численном моделировании кровотока в квазиодномерном приближении”, Труды ИСП РАН, 30:2 (2018), 301–316

Цитирование в формате AMSBIB
\RBibitem{AvdPuz18}
\by А.~Н.~Авдеева, В.~В.~Пузикова
\paper Применение параллельных алгоритмов при численном моделировании кровотока в квазиодномерном приближении
\jour Труды ИСП РАН
\yr 2018
\vol 30
\issue 2
\pages 301--316
\mathnet{http://mi.mathnet.ru/tisp320}
\crossref{https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2018-30(2)-15}
\elib{https://elibrary.ru/item.asp?id=34996264}


Образцы ссылок на эту страницу:
  • http://mi.mathnet.ru/tisp320
  • http://mi.mathnet.ru/rus/tisp/v30/i2/p301

    ОТПРАВИТЬ: VKontakte.ru FaceBook Twitter Mail.ru Livejournal Memori.ru


    Citing articles on Google Scholar: Russian citations, English citations
    Related articles on Google Scholar: Russian articles, English articles

    Эта публикация цитируется в следующих статьяx:
    1. D. V. Melnichuk, “Modeling nonlinear stabilization system on clusters with Intel Xeon Phi coprocessors”, Труды ИСП РАН, 31:3 (2019), 229–240  mathnet  crossref  elib
  • Труды института системного программирования РАН
    Просмотров:
    Эта страница:128
    Полный текст:49
    Литература:11
     
    Обратная связь:
     Пользовательское соглашение  Регистрация посетителей портала  Логотипы © Математический институт им. В. А. Стеклова РАН, 2022