Method of Lines in Distributed Problems of Experimental Data Processing
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
RS Global Sp. z O.O., Poland
Abstract
ENG: In many cases, the mathematical support of non-stationary thermal experiments is based on methods for solving the inverse heat conduction problem (IHCP), which include boundary thermal conditions determination, identification of heat and mass transfer processes, restoration of external and internal temperature fields, etc. However, at present, the main field of the IHCP application remains the processing and interpretation of the results of the thermal experiments. It was here where the most considerable theoretical and applied successes were achieved in methods' effectiveness and the breadth of their practical use. This paper highlights the issues of mathematical modeling of multidimensional non-stationary problems of metallurgical thermophysics. The primary research purpose aims at solving problems associated with identifying parallel structures of algorithms and programs and their reflection in the computers’ architecture in solving a wide range of applied problems. Supercomputers are currently inaccessible due to the enormous cost and service price. In this regard, a real alternative is cluster-type computing systems by which the simulation results are covered in this paper. Being a relatively new technology, cluster-type parallel computing systems are useful in solving a large class of non-stationary multidimensional problems, while allowing to increase the productivity and quality of computations. The software developed in this paper can be used to plan and process the results of a thermophysical experiment. The algorithms developed in the application program package are simply reconstructed to solve other coefficient and boundary problems of thermal conductivity. The developed algorithms for solving thermophysical problems are highly accurate and efficient: the test solution for IHCP with accurate input data coincides with the thermophysical features of the sample material. The developed software for processing the results of a thermophysical experiment is self-regulating. Moreover, it is quite merely tuned to the solution of others and, in particular, of boundary IHCP.
UKR: У багатьох випадках математичне забезпечення нестаціонарних теплових експериментів засноване на методах вирішення зворотної задачі теплопровідності (IHCP), які включають визначення граничних теплових умов, ідентифікацію процесів тепло - і масообміну, відновлення зовнішніх і внутрішніх температурних полів і т.д. однак в даний час основною областю застосування IHCP залишається обробка та інтерпретація результатів теплових експериментів. Саме тут були досягнуті найбільш значні теоретичні та прикладні успіхи в ефективності методів і широті їх практичного застосування. У даній статті висвітлюються питання математичного моделювання багатовимірних нестаціонарних задач металургійної теплофізики. Основна мета дослідження спрямована на вирішення проблем, пов'язаних з визначенням паралельних структур алгоритмів і програм і їх відображенням в архітектурі комп'ютерів при вирішенні широкого кола прикладних завдань. Суперкомп'ютери в даний час недоступні через величезну вартість і вартість обслуговування. В цьому відношенні реальною альтернативою є обчислювальні системи кластерного типу, за допомогою яких результати моделювання розглядаються в даній статті. Будучи відносно новою технологією, паралельні обчислювальні системи кластерного типу корисні при вирішенні великого класу нестаціонарних багатовимірних завдань, дозволяючи при цьому підвищити продуктивність і якість обчислень. Програмне забезпечення, розроблене в цій статті, може бути використано для планування та обробки результатів теплофізичного експерименту. Алгоритми, розроблені в пакеті прикладних програм, просто реконструюються для вирішення інших коефіцієнтних і граничних задач теплопровідності. Розроблені алгоритми вирішення теплофізичних задач відрізняються високою точністю і ефективністю: тестове рішення для IHCP з точними вхідними даними збігається з теплофізичними характеристиками матеріалу зразка. Розроблене програмне забезпечення для обробки результатів теплофізичного експерименту є саморегулюючим. Більш того, він просто налаштований на вирішення інших і, зокрема, прикордонного IHCP.
UKR: У багатьох випадках математичне забезпечення нестаціонарних теплових експериментів засноване на методах вирішення зворотної задачі теплопровідності (IHCP), які включають визначення граничних теплових умов, ідентифікацію процесів тепло - і масообміну, відновлення зовнішніх і внутрішніх температурних полів і т.д. однак в даний час основною областю застосування IHCP залишається обробка та інтерпретація результатів теплових експериментів. Саме тут були досягнуті найбільш значні теоретичні та прикладні успіхи в ефективності методів і широті їх практичного застосування. У даній статті висвітлюються питання математичного моделювання багатовимірних нестаціонарних задач металургійної теплофізики. Основна мета дослідження спрямована на вирішення проблем, пов'язаних з визначенням паралельних структур алгоритмів і програм і їх відображенням в архітектурі комп'ютерів при вирішенні широкого кола прикладних завдань. Суперкомп'ютери в даний час недоступні через величезну вартість і вартість обслуговування. В цьому відношенні реальною альтернативою є обчислювальні системи кластерного типу, за допомогою яких результати моделювання розглядаються в даній статті. Будучи відносно новою технологією, паралельні обчислювальні системи кластерного типу корисні при вирішенні великого класу нестаціонарних багатовимірних завдань, дозволяючи при цьому підвищити продуктивність і якість обчислень. Програмне забезпечення, розроблене в цій статті, може бути використано для планування та обробки результатів теплофізичного експерименту. Алгоритми, розроблені в пакеті прикладних програм, просто реконструюються для вирішення інших коефіцієнтних і граничних задач теплопровідності. Розроблені алгоритми вирішення теплофізичних задач відрізняються високою точністю і ефективністю: тестове рішення для IHCP з точними вхідними даними збігається з теплофізичними характеристиками матеріалу зразка. Розроблене програмне забезпечення для обробки результатів теплофізичного експерименту є саморегулюючим. Більш того, він просто налаштований на вирішення інших і, зокрема, прикордонного IHCP.
Description
G. Shvachych: ORCID 0000-0002-9439-5511; N. Vozna: ORCID 0000-0002-8856-1720; O. Ivashchenko: ORCID 0000-0003-4394-6907; O. Bilyi: ORCID 0000-0003-1234-5404; D. Moroz: ORCID 0000-0003-2577-3352
Keywords
mathematical model, multiprocessor system, extreme problems, parallel structures, residual principle, coefficient problems, математична модель, багатопроцесорна система, екстремальні задачі, паралельні структури, принцип нев'язки, коефіцієнтні задачі, КЛВ, КПМ та ОТ
Citation
Shvachych G., Vozna N., Ivashchenko O., Bilyi O., Moroz D. Method of Lines in Distributed Problems of Experimental Data Processing. International Academy Journal Web of Scholar. 2021. № 2(52). P. 18–24. DOI: https://doi.org/10.31435/rsglobal_wos/30042021/7520.