Разработка новых математических моделей и алгоритмов с применением высокопроизводительных вычислений для исследования влияния сложных технических систем на окружающую среду

Проект: Проект-Грант

Описание

Проект направлен на решение актуальных задач, имеющих как фундаментальное, так и практическое значение, связанное с разработкой новых математических моделей в сложных многофазных средах для задач тепломассопереноса и комплексов программ, которые планируется реализовать на многоядерных процессорах с использованием технологии OpenMP, а также и на графических ускорителях с использованием технологии CUDA. Планируется рассмотреть задачи, связанные с прогнозированием техногенных и климатических воздействий на границы залегания вечной мерзлоты в Арктических и Субарктических регионах, основываясь на оригинальных подходах, используемых авторами Проекта при моделировании эксплуатации различных технических систем на 12 северных нефтегазовых месторождениях. Новизна предложенных подходов заключается в «привязке» алгоритма к конкретным географическим координатам, учете наиболее существенных климатических и технологических характеристик рассматриваемых систем, благодаря чему в ходе сравнения численных и экспериментальных данных о нахождении границы растепления вечной мерзлоты от нагнетательной скважины, эксплуатируемой 3 года, было показано, что численные результаты с точностью до 5% совпадают с экспериментальными данными. При разработке моделей будут использованы также данные, полученные в ходе полевых исследований с целью определения параметров, входящих в нелинейное краевое условие на дневной поверхности, и тестировании численных методик наряду с применением аналитического подхода, не имеющего зарубежных аналогов, метода специальных рядов с рекуррентно вычисляемыми коэффициентами.
В Проекте планируется также разработать трехмерную нестационарную математическую модель функционирования геотермальных циркуляционных систем, состоящих из нескольких скважин, в том числе и скважин, полученных методом наклонного бурения, определяющим расположение перфорированных частей скважин в продуктивном пласте (во многих моделях рассматриваются обычно скважины, перпендикулярные продуктивным слоям), построить расчетные сетки в сложных трехмерных областях геотермального резервуара, разработать соответствующие параллельные алгоритмы для реализации на суперкомпьютере в виде комплексов для решения практических задач, связанных с проектированием геотермальных систем.
Заявленные в Проекте результаты будут иметь не только важное научное значение, связанное с разработкой адекватных математических моделей с использованием данных полевых экспедиций для решения актуальных проблем освоения Арктических регионов, но и представлять практический интерес для производственных предприятий, ведущих строительство в Арктической зоне, для компаний, занимающихся обустройством и эксплуатацией северных нефтегазовых месторождений, для климатологов, занимающихся изучением вечной мерзлоты и изменением климата. Также результаты Проекта могли бы быть полезны и компаниям, занимающимся проектированием геотермальных станций и их эксплуатацией
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания01/01/201931/12/2021

Keywords

  • РФФИ
  • НИЧ Куйбышева
  • параллельные алгоритмы, деградация вечной мерзлоты, геотермальные системы, многоядерные и графические процессоры, численно-аналитические методы