ВВЕДЕНИЕ
Наименование программного продукта
Полное наименование «Balls Modeling». Далее будет упоминаться как программа.
Область применения программы – моделирование динамики шаров различного размера и массы в различных условиях.
ОСНОВАНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ
Документ, на основании которого ведется разработка
Разработка ведется на основании задания, выданного ассистентом кафедры ЭВМиС ВолгГТУ Шамовым Е.А.
Организация, утвердившая этот документ и дата его утверждения
Утверждено на заседании кафедры ЭВМиС ___.___.___
Плановые сроки начала и окончания работ по созданию программы
Начало работ по созданию программы сентябрь 2012. Окончание работ — декабрь 2012 г.
Наименование разработки
Наименование темы разработки – «Система расчета динамики шаров с использованием технологии параллельного программирования MPI под операционную систему Windows».
НАЗНАЧЕНИЕ РАЗРАБОТКИ
Цели создания программы
- Изучить и освоить работу с технологией MPI;
- Изучить и освоить работу с архитектурой распределенной вычислительной системы, а именно высокопроизводитель-ным вычислительным кластером;
- Изучить физические основы и процессы происходящие при соударении пары шаров;
- Реализовать эффективную работу системы на вычислительном кластере с применением технологии MPI, а именно реализовать эффективную систему пересылки данных и команд между узлами кластера, работу с локальной и распределенной памятью, численные методы интегрирования, физическую модель шара, способ взаимодействия пары шаров, способ отсеивания проверки взаимодействия между шарами (аналог быстрого мультипольного метода);
- Реализовать систему моделирования динамики шаров различного размера и массы в различных условиях;
- Реализовать ограничители пространства (стенки) и взаимодействие с ними, а также способ отсеивания проверки взаимодействий между шаром и стенкой;
- Реализовать задание начальных условий из соответствующих файлов.
Функциональное назначение программы
Программное обеспечение предназначено для моделирования различных процессов происходящих с гранулированными средами и системами.
ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММЕ
Требования к функциональным характеристикам
Программный продукт должен:
1. выдавать верные результаты;
2. представлять собой систему для расчета динамики шаров;
3. работать под операционной системой Windows;
4. быть распараллелен с помощью технологии MPI;
5. максимально эффективно работать с локальной и распределенной памятью;
6. сохранять результаты моделирования в файл, расположенный на жестком диске;
7. получать входные данные из файла с расширением .txt;
8. сохранять результаты работы в файл с расширением .txt;
Требования к организации входных данных
Входные данные задаются с помощью пяти файлов с расширением .txt:
- файл настроек;
- файл для описания характеристик взаимодействий между шарами;
- файл для описания характеристик взаимодействий между шаром и ограничителем;
- файл с параметрами шаров;
- файл ограничителей.
Формат файла настроек:
- Количество шагов интегрирования;
- Величина шага интегрирования;
- Используемый метод интегрирования.
Формат параметров шаров:
- Количество шаров + перевод каретки;
- Номер шара + перевод каретки;
- Координаты позиции шара через запятую + перевод каретки;
- Проекции скорости на оси через запятую + перевод каретки;
- Проекции ускорения на оси через запятую + перевод каретки;
- Масса шара + перевод каретки;
- Радиус шара + перевод каретки.
Файл ограничителя:
- Количество пластин + перевод каретки;
- Номер пластины + перевод каретки;
- Координаты первой вершины пластины через запятую + перевод каретки;
- Координаты второй вершины пластины через запятую + перевод каретки.
Требования к организации выходных данных
Выходные данные программы должны формироваться и сохраняться на каждой итерации в файл с расширением .txt в определенном формате:
- Количество шаров + перевод каретки;
- Номер шара + перевод каретки;
- Координаты позиции шара через запятую + перевод каретки;
- Проекции скорости на оси через запятую + перевод каретки;
- Проекции ускорения на оси через запятую + перевод каретки;
- Масса шара + перевод каретки;
- Радиус шара + перевод каретки.
Внешний вид программы
Программа должна быть консольной.
Требования к надежности
Требования к надежному функционированию
Программа должна нормально функционировать при бесперебойной работе ЭВМ и операционной системы. При возникновении сбоя в работе ЭВМ или операционной системы, восстановление нормальной работы программы должно производиться пользователем после перезагрузки операционной системы.
