توسعه یک چارچوب نرم افزاری متن باز برای روش های تفاضل محدود با قابلیت پردازش موازی

در این مقاله یک چارچوب نرم افزاری متن باز با نام «چشمه» برای حل عددی معادلات سیال با روش تفاضل محدود روی شبکه های باسازمان معرفی می گردد. طراحی ساختار داده در نرم افزار به گونه ای است که چارچوب نرم افزاری از شبکه های باسازمان با ابعاد فضایی دلخواه پشتیبانی می نماید. نرم افزار قابلیت تقسیم شبکه عددی به چندین شبکه کوچک تر جهت پردازش موازی را دارد. بعلاوه با استفاده از توابعی، پیچیدگی های برنامه نویسی پردازش موازی برای کاربر بسیار تسهیل شده است. نرم افزار با استفاده از قابلیت های جدید زبان سی پلاس پلاس، از جمله قابلیت فرابرنامه نویسی با الگوها، توسعه یافته است طوری که امکان محاسبه کارآمد عبارات حسابی و تفاضل محدود را به نحو ساده ای برای متغیرهای میدان فراهم می آورد. علاوه بر روش های تفاضل محدود خطی که به سادگی پیاده سازی می شوند، روش های غیرخطی نظیر روش های تسخیر شوک ضرورتا غیرنوسانی وزن دار پیاده سازی شده اند. همچنین امکان استفاده از روش های تفاضل محدود فشرده که منجر به دستگاه معادلات سه قطری می شوند، در نرم افزار وجود دارد. تعریف و اعمال شرایط مرزی مختلف در نرم افزار پیش بینی گردیده است. تمهیداتی نیز برای وروی و خروجی از فایل در نظرگرفته شده است. با استفاده از چندین آزمون از جریان های تراکم ناپذیر و تراکم پذیر و نیز از جریان های لزج و غیرلزج قابلیت نرم افزار نشان داده می شود.