Компьютерная техника и программные средства PDF Печать

Кафедра "Гидроаэродинамика, горение и теплообмен" СПбПУ обладает развитым парком средств современной вычислительной техники, включая более тридцати персональных и портативных компьютеров, а также высокопроизводительные многопроцессорные системы. Портативные компьютеры в составе мобильного компьютерного класса используются при проведении лабораторных работ в рамках ряда учебных курсов бакалавриата и магистратуры. Компьютеры кафедры объединены в сегментированную локальную сеть и обеспечены высокоскоростным доступом в Интернет (как посредством традиционных проводных соединений, так и с использованием беспроводных точек доступа).

Установленный и настроенный силами сотрудников кафедры вычислительный кластер в настоящее время состоит из трех сегментов с различной архитектурой и показателями производительности. Пиковая производительность кластера составляет около 9 TFlops. Узлы кластера объединены в общее вычислительное пространство с помощью коммуникационных сред Gigabit Ethernet и QDR Infiniband.

Каждый узел первого сегмента кластера содержит два четырехъядерных процессора архитектуры Intel Xeon Quad (модель - E5405, тактовая частота - 2.33 ГГц), оперативную память объемом 16 Гб. Суммарное дисковое пространство составляет 8 Тб. Данный кластер суммарной мощностью 0.6 TFlops в настоящее время используется при проведении компьютерных лабораторных работ и при выполнении студентами расчетов в рамках бакалаврских и магистерских диссертаций.

Второй сегмент кластера состоит из одиннадцати более современных вычислительных узлов. Четыре узла включают по 4 двенадцатиядерных процессора архитектуры AMD Opteron (тактовая частота - 2.1 ГГц) и по 16 Гб оперативной памяти. Остальные семь узлов включают по 4 шестнадцатиядерных процессора AMD Opteron (тактовая частота - 2.3 ГГц) и по 128 Гб оперативной памяти. Суммарное количество вычислительных ядер в данном сегменте - 592, пиковая производительность - 5.7 TFlops, дисковое пространство - 30 Тб.

Третий сегмент состоит из двух вычислительных модулей класса компактных малошумных супер-ЭВМ с пиковой производительностью в 1.2 TFlops каждый, разработанных в ФГУП РФ Ядерный центр "РФЯЦ-ВНИИЭФ". Вычислительный модуль состоит из восьми шестнадцатиядерных процессоров AMD Opteron (тактовая частота - 2.4 ГГц), содержит 512 Гб оперативной памяти, снабжён дисковой подсистемой общей ёмкостью 14 Тб и использует систему жидкостного охлаждения. Модули объединены при помощи высокопроизводительной коммуникационной среды QDR InfiniBand.

Формирующие кластер компьютеры работают под управлением свободной операционной системы GNU/Linux (CentOS или Scientific Linux). На узлах установлено прикладное программное обеспечение для разработки и запуска параллельных приложений: компиляторы семейства GNU (gcc/gfortran) с поддержкой технологии параллельного программирования OpenMP, реализации коммуникационной библиотеки MPI (OpenMPI, MPICH), открытые библиотеки линейной алгебры и другие специализированные пакеты.

Вычислительный кластер интенсивно используется преподавателями и сотрудниками кафедры для проведения ресурсоемких расчетов задач фундаментального и прикладного характера из области вычислительной гидрогазодинамики и тепломассообмена (Computational Fluid Dynamics, CFD). Расчеты выполняются с использованием специализированных коммерческих CFD-пакетов ANSYS Fluent, ANSYS CFX, некоммерческого пакета OpenFOAM, а также программных комплексов SINF (Supersonic to INcompressible Flows) и NTS (Numerical Turbulence Simulation), развиваемых силами преподавателей и научных сотрудников кафедры.

Сотрудники кафедры также имеют доступ к высокопроизводительным вычислительным ресурсам СПбПУ и других вузов и научно-исследовательских институтов России.


Иллюстрации течений по результатам расчетных исследований на кафедре гидроаэродинамики СПбПУ


Течение паровоздушной среды с поверхностной конденсацией в модели защитной оболочки ядерного реактора

Вихревые структуры перед и в следе за цилиндрической опорой

Концевые вихри, сходящие с лопастей гребного винта, при их взаимодействии с рулем судна

Волновые и вихревые структуры, генерирующие шум истекающей из авиадвигателя сверхзвуковой турбулентной струи