Оптимізація моделі розрахунку термохімічної рівноваги продуктів згоряння для побудови бібліотек термодинамічних параметрів
Анотація
Анотація. У роботі представлено детальний аналіз алгоритму розрахунку термохімічної рівноваги продуктів згоряння палива в ізольованій системі. Розглянуто послідовність етапів чисельного моделювання, структуру програмної реалізації та проведено профілювання з метою виявлення критичних ділянок коду. На основі отриманих результатів здійснено поетапну оптимізацію, включаючи модифікацію чисельних методів, реорганізацію структури даних, зменшення обсягу обчислень та спроби використання багатопоточності. Показано, що суттєвий приріст продуктивності досягнуто переважно за рахунок алгоритмічних рішень. Усі експерименти виконано для сценарію багаторазового повторення розрахунків, типовому для задач побудови баз даних рівноважних параметрів. За підсумками оптимізації час виконання програми зменшено на понад 40 %, що підтверджує ефективність реалізованих рішень для масового чисельного моделювання.
Посилання
2. Kee, R. J., Rupley, F. M., Miller, J. A. CHEMKIN-II: A Fortran Chemical Kinetics Pack-age for the Analysis of Gas-Phase Chemical Kinetics: technical report SAND89-8009 / R. J. Kee, F. M. Rupley, J. A. Miller. - Livermore, California: Sandia National Laboratories, 1989. - 90 p.
3. Kee, R. J., Coltrin, M. E., Glarborg, P. Chemically Reacting Flow: Theory and Practice / R. J. Kee, M. E. Coltrin, P. Glarborg. - Hoboken, NJ: Wiley-Interscience, 2003. - 800 p. - ISBN 978-0-471-40949-2.
4. Kee R.J., Rupley F.M., Miller J.A. CHEM-KIN-II: A Fortran chemical kinetics package for the analysis of gas-phase chemical kinetics. Report No. SAND89-8009B. Sandia National Labs, Livermore, CA (USA), 1989.
5. Warnatz J., Maas U., Dibble R.W. Combustion: Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation. Springer, 2006. 2nd ed. 360 p.
6. Brunetkin A. I., Davydov V. O. Determination of the composition of the combustible gas by the method of constraints as a task of model interpretation. 2024. URL: https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/117684
7. Eriksson, G., Hack, K. ChemApp: A thermochemistry library and its applications. Calphad, 1993, 17(2), 189-205 р.
8. Stock, J. W., Kitzmann, D., Patzer, A. B. C. FastChem 2: An improved computer program to determine the gas-phase chemical equilibrium composition for arbitrary elemental distributions. arXiv preprint arXiv:2206.08247, 2022.
9. Cuadra, A., Huete, C., Vera, M. Combustion Toolbox: An open-source thermochemical code for gas- and condensed-phase problems involving chemical equilibrium. arXiv preprint arXiv:2409.15086, 2024.
10. Brunetkin, O., Sidelnykov, O., Maksymov, M., & Dobrynin, Y. (2025). Improving the model for determining the composition of gunpowder gases during thermal destruction of gunpowder in a limited volume space. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (135), 35–45. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.330654
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
