На заданной сетке решает 3D уравнения для газовой фазы, состоящей из N2, O2, CO, летучих, CO2, H2O
Программа расчета SEARCHER была изготовлена в среде DELPHI с применением технологии «текстовой консоли» и возможностью подключения к ней библиотеки компонентов интерфейса управления WINDOWS или UNIX (если используется BORLAND KILIX или другой OBJECT PASCAL), как альтернатива набору в командной строке. Консоль обеспечивает наличие команд управления приложением и специально изготовленного командного интерпретатора, понимающего около 15 команд для пакетных расчетов нескольких топок по очереди или параллельно, при наличии ресурсов соответствующего масштаба, без вмешательства оператора. Если в наличии имеются графические элементы управления WIN32 или UNIX32, намного проще управлять параметрами процесса вычисления и можно производить запись макросов, сохранять их на диск для последующего выполнения.
Приложение SEARCHER предназначен для расчета пространственной аэродинамики, химии и физики процессов на основе грубой сетки (IDENT.*, *.MSH), преобразованной в точную (*.CHF), с учетом переноса тепла конвекцией и излучением, при горении полидисперсного пылеугольного топлива для призматических камер сгорания. Для замыкания уравнений Рейнольдса используется двухпараметрическая «k-e» модель турбулентности, учитывающая дисперсные частицы в турбулизованном потоке. Для описания движения и теплообмена топливно-золовых частиц в камере сгорания применяется лагранжев PSICELL-подход [3], позволяющий детально моделировать процессы выхода летучих и догорания коксового остатка, а также полидисперсность твердой фазы. Перенос тепла излучением представляется в рамках P1-приближения метода сферических гармоник, неплохо зарекомендовавшего себя при анализе топочных процессов [4]. Система пространственных уравнений решается численно методом контрольного объема с использованием алгоритма SIMPLE Патанкара и Сполдинга.
В SEARCHER можно менять метод аппроксимации конвективных членов:
схема Патанкара 5-ой степени [5],
схема MLU Ван Лира [6],
схема QUICK Леонарда [7].
В программе предусмотрена возможность изменения метода расчета поправки давления. В приложении SEARCHER реализованы три схемы решения разностного уравнения для поправки давления:
Явный метод Булеева BU3, [8],
Метод сопряженных невязок MRES с предобуславливателем по методу Булеева, [9],
Метод Ван Дер Ворста BI-CGSTAB с предобуславливателем по методу Булеева, [9].
Методы обладают различной скоростью сходимости на разных этапах вычислений. Так, для начальной фазы в силу монотонности сходимость лучше у явного метода Булеева, тогда как на конечной стадии предпочтительней (более быстрый) метод MRES или BI-CGSTAB.
В математической части предусмотрена возможность изменения метода релаксации на основе поправки давления. В приложении SEARCHER реализованы три схемы релаксации по поправке давления:
Линейный коэффициент релаксации LINEAR, равный константе;
Индуктивно-конденсатный метод DIVIDER приведения релаксации LINEAR по отношению модуля максимальной поправки давления к модулю максимального давления для глобального итерационного коэффициента, и по отношению модуля поправки переменных к модулю переменной для локального коэффициента ячейки, вычтенный из единицы. Оба коэффициента с базовыми ограничителями константами по верху и низу;
Метод DEPENDED, аналогичный DIVIDER, только с переменной базой по итерациям релаксации LINEAR.
Методы обладают различной скоростью сходимости на этапах вычислений в порядке увеличения по пунктам. Так, DIVIDER при включении в релаксацию уравнений давления дает девятку сходимости поправки давления на 10~20 итераций.
Приложение для многопроцессорной некластерной системы SEARCHERMULTIPROCESSOR с графическим интерфейсом или SEARCHERCONSOLE без графического интерфейса с текстовой DOS консолью имеет два основных потока команд процессора: первый – для обеспечения взаимодействия пользователя с консолью, второй – для расчетного модуля, находящегося в стадии задания системных параметров метода вычислений в незапущенном состоянии. После запуска поток создает клон себя самого для задания другой сетки данных и параметров. Количество активных потоков контролируется для отсутствия перегрузок процессоров и оперативной памяти и ограничено только размером целочисленной переменной, что позволяет запуск программы на любой многопроцессорной некластерной системе.
Основа совместимости расчетной части PASCAL-модулей приложения, изготовленной в математических обозначениях, с блоком интерфейса операционной системы – наборная командная консоль для взаимодействия с экраном пользователя и блок регистрации и синхронизации математической части с блоком абстракций и документирования данных технического оборудования, находящегося в исследовании. Через данные синхронизаторы происходит взаимодействие FORTRAN-подобного программного обеспечения с системными интерфейсами оборудования хранения, передачи информации и отображения WIN32 или UNIX32 подсистемы DIRECTHAL (DIRECT HARDWARE ABSTRACTION LAYER 32 бита).