Инструментарий для ускорения конечно-элементного расчёта процессов массообмена в химических технологиях

Аннотация

Предложен подход к реализации метода конечных элементов (МКЭ) для решения многопараметрических и многоитерационных краевых задач. Для создания подхода проанализированы издержки алгоритма МКЭ, имеющиеся в стандартном программном пакете на примере FreeFEM++. Исследованы возможности снижения затрат на производительность за счет устранения дублирования промежуточных данных и, тем самым, уменьшения количества операций копирования, выделения и освобождения памяти. Разработан способ индексации и модифицированный алгоритм решения конечно-элементных задач. Результаты расчетов с использованием разработанного алгоритма были сопоставлены с аналитическим решением (относительное отклонение от аналитического решения составило менее 10-4). С помощью разработанной библиотеки достигнуто ускорение до 3-х раз и более без использования новых вычислительных ядер. Полученные результаты по ускорению расчётов могут быть применены применены при численном моделировании процессов массообмена в химико-технологических системах, где требуется многократное решение сопряжённых нестационарных задач переноса вещества.