Разработка Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН поможет быстрому моделированию многофазных процессов в масштабе пор и найдёт применение в разных отраслях промышленности.

Механизмы многофазных течений в пористой среде нужно исследовать перед заводнением нефтяного пласта или закачкой газа в пласт с целью увеличения нефтеотдачи. А на производстве порошковой металлургии и керамики необходимо моделировать спекание зёрен различных материалов с разной кристаллографической ориентацией.

Многофазные процессы описываются специальными уравнениями, одним из которых является уравнение Кана—Хиллиарда. Для получения достоверной модели требуется решить это уравнение, что и позволяет сделать созданный в ИНГГ СО РАН алгоритм. Для необходимых вычислений специалисты используют суперкомпьютерные мощности.

Новый алгоритм использует параллельные вычисления и предназначен для гетерогенной вычислительной архитектуры. Это обеспечивает его эффективность при решении больших задач. Алгоритм задействует не только ресурсы процессоров, но и графических ускорителей, обменивается данными между оперативной и видеопамятью. В его работе применяются прогрессивные вычислительные технологии — программный интерфейс MPI и программно-аппаратная платформа CUDA.

Эффективность алгоритма уже протестировали на суперкомпьютере «Политехник РСК Торнадо» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. По словам научного сотрудника лаборатории вычислительной физики горных пород ИНГГ СО РАН кандидата физико-математических наук Дмитрия Прохорова, целей, поставленных при создании алгоритма, удалось достичь.

«В дальнейшем параллельный алгоритм решения уравнения Кана—Хиллиарда будет использоваться вместе с решателем системы уравнений Навье—Стокса в программном комплексе для моделирования многофазных потоков в масштабе пор. Для этого будет добавлена возможность учитывать сложные граничные условия, возникающие в задачах цифровой физики горных пород. Ещё одним направлением будущей работы является использование разработанного алгоритма для моделирования спекания», — отметил Дмитрий Прохоров.

Подробнее об алгоритме — в научной статье в журнале «Вычислительные методы и программирование».

Источник: пресс-служба ИНГГ СО РАН.