Применение технологий параллельного программирования для моделирования процессов теплопроводности с учетом фазовых переходов

Искусственное замораживание грунта (ИЗГ) представляет собой одну из наиболее широко используемых технологий в области геотехнического строительства. Этот метод, разработанный в 1883 году Ф.Х. Пётшем, применяется в подземных проектах, особенно в условиях сложных геологических и гидрологических факторов. В работе рассматривается численное моделирование процессов теплопроводности с учётом фазовых переходов, возникающих при реализации ИЗГ, с использованием метода конечных элементов.
В качестве программной основы выбран комплекс FEniCSx, интегрированный с библиотеками CUDA от NVIDIA. Основное внимание уделено ускорению решения задачи с помощью параллельных вычислений на GPU. Применение интерфейса MPI позволило повысить эффективность сборки матрицы и правой части. Также реализована замена решателя, основанного на библиотеке PETSc, на ускоренный вариант, использующий графические процессоры. Полученные результаты демонстрируют эффективность предложенного подхода.