КУДА Фортран ба Зэрэгцээ тооцооллын код бичих нь /CUDA Fortran and Parallel coding/

КУДА ФОРТРАН ашиглан зэрэгцээ тооцоолол үйлдэх код бичих нь

ХУРД, ХҮЧ эдгээр нь юмсыг гэрэлтүүлэх, цойлуулах гайхалтай чанарууд юм. Хурд хүчний гайхамшиг болсон төмөр хүлэг, хурд хүчийг гайхуулсан залуу нас гэх мэт. Гүйцэтгэлийг улам гоё болгож харагдуулах, чанаржуулах увидас энэхүү хурд хүчинд буй. 

Зэрэгцээ тооцооллоор үйлдэх боломжтой тооцооллууд

Хүмүүн аливаа ажлыг хийж чаддаг боловч хурдыг нэмж чадах эсэх нь тухайн хүмүүний бас нэгэн чадварыг шалгана. Хурд хүчний гайхамшиг зөвхөн биед бус оюун ухаанд мөн агуулагдана. Хүмүүний үргэлж эрэлхийлдэг энэхүү чанар тооцон бодох шингэний динамикт зэрэгцээ тооцооллоор биелэлээ олох юм. Зэрэгцээ тооцооллыг үйлдэх кодыг боловсруулахад бидний оюун ухааны хурд хүчний гайхамшиг мөн шингэх учиртай.

Хамгийн бага хугацаанд хамгийн их үйлдлийг хамгийн том хэмжээстэд үйлдэх боломжийг зэрэгцээ тооцоолол олгох юм.

63 дахь Японы далайн эргийн инженерчлэлийн эрдэм шинжилгээний хурал /the 63rd conference on the Japanese coastal engineering/

63 дахь Японы далайн эргийн инженерчлэлийн эрдэм шинжилгээний хурал

第63回海岸工学講演会

Японы Барилгын инженерүүдийн холбооны Усны инженерчлэлийн хэлтэс нь хоёр салбар хуралдааныг жил бүр зохион байгуулдаг бөгөөд 2016 онд зохион байгуулагдсан хоёр хуралд удирдагч багш болон хамтрагч судлаачидтайгаа боловсруулсан хоёр өгүүлэл маань хэлэлцүүлэгдэж хэвлэгдсэн юм. Хоёр өгүүлэл хоёулаа Япон хэл дээр бичигдсэн. Өгүүлэл бичихэд, шүүмж тусгаж засварлах энэ тэр гээд бичгийн ажилд үнэндээ миний гар бие оролцоогүй боловч тооцоолон бодох, график зургыг боловсруулах гэх мэтэд гар бищ оролцсон юм. Эдгээр өгүүллүүдийг дараах линкээр харж болно. 

NUMERICAL STUDY OF SETTLING AND TRANSPORT OF SEDIMENT DISCHARGED FROM LARGE RIVER MOUTH: AN APPLICATION TO THE OKOZU RIVER MOUTH

A NUMERICAL STUDY OF SEDIMENT DISTRIBUTION DISCHARGED FROM A RIVER CONSIDERING ENHANCED SETTLING DUE TO FLOCCULATION CAUSED BY MIXING PROCESS OF RIVER AND SEA WATER

Илтгэл тавьж байгаа судлаач бол Оотаке Такеши /ЭКОХ зөвлөх үйлчилгээний компанийн судлаач/

Энэхүү 63-р эрдэм шинжилгээний хуралд сууж авсан зургануудаа тайлбарын хамт оруулж байна. Япон хэлгүй болохоор сонирхолтой илтгэлүүдийг олж үзэж чадсангүй, бас үзсэн илтгэлүүдээ гүйцэт сайн ойлгосонгүй. Хэзээ нэгэн цагт Японоор уншдаг болчихвол эргэж хараад ойлгож бас болох байх. 

Яагисава боомт ба Гунма нутгаар /Yagisawa dam and Gunma prefecture/

Яагисава боомт

Японы бүх боомтыг очиж үзэх хүсэл маань мөд биелэхгүй шинжтэй. Энэ жил аз таарч сургуулийн гадаад оюутнуудын аялалаар Яагисава хэмээх энэхүү сүрлэг боомтыг очиж үзэх завшаан тохиолдсон юм.

2016 оны 11 сарын 13нд. Яагисава боомтын хяр дээр.

Боомтын тухай

Яагисава боомт (矢木沢ダム) нь Японы Гунма аймагт байрлах өндөр боомтуудын нэг юм. Боомтын төрөл нь давхар муруйлттай нимгэн аркан боомт бөгөөд 1959 оноос эхлэн барьж 1967 онд ашиглалтанд өгсөн байна. Боомтын усан сангийн ус хураах талбай нь 167.4км2 буюу 570 га, энэ талбайгаас ус хурааж 204300000 м3 усаар усан сан үүсгэдэг байна. Боомтын зориулалт нь үерийн хамгаалалт, урсац тохируулга, газар тариалангийн ус хангамж, ундны ус хангамж, амралт сувилал болон эрчим хүч үйлдвэрлэх гэх зэрэг байна. Боомт барьсан гол нь Тонэ гол юм. 

Эрдмийн ажлын зураг, графикийг нээлттэй эх үүсвэр ашиглаж боловсруулах /Scientific art work by open sources/

Эрдмийн ажлын зургийн ажлыг нээлттэй програм ашиглан гүйцэтгэх

Нюфлот (Gnuplot) ба Имижмажик (Imagemagick)

"Гурвадугаар хэсэг"

Шинжлэх ухаан, инженерчлэлийн тайлан, төсөл, өгүүллэгийн зураг, графикийг өндөр чанартай сайн боловсруулах ёстой гээд л өмнөх хоёр цуврал дээр бичсэн учир дахин давтаад яахав. График зураг боловсруулах эхний, дэд өгүүллэгүүдийг уншаарай.

Гэхдээ бас хэдэн зүйл нэммээр санагдлаа. Аливаа зүйл хүний нүдэнд маш аятайхан харагдаж байвал харж уншиж буй хүндээ илүү их мэдээллийг өгөх болно. Тиймээс шинжлэх ухааны графикч бай түүнийг урлаг, уран зураг мэт харж харьцаж ажиллах хэрэгтэй. Мэдрэмж их чухал шүү. Харагдац муутай зураглал уг ажлын мөн чанар, чансааг бууруулдаг, ажиллаж буй хүмүүсийг чадваргүй мэт харагдуулдаг тал бий. Нөгөө хүнийг царайгаар нь угтаж, ухаанаар нь үднэ гэдэг шиг л..

За энэ өгүүллээр баганан график байгуулах, зургуудыг хооронд нь нийлүүлэх гэх мэт ажлыг яаж хийх тухай авч үзнэ. Графикийг бол нюфлот бол ямар л бол ямар л хэлбэр, загвараар үйлдвэрлэж гаргах боломжтой бол Имижмажик бол зургийг болон зургуудыг яаж л бол яаж л янзалж чадах хоёулаа нээлттэй, үнэгүй, коммандын мөрөөр ажилладаг програм хангамж юм. Нээлттэй үүсвэрийн нэг дутагдал нь хэрэглэгчийн санал хүсэлтийг тусгаж шинэ хувилбар гарах гэж уддаг. Түүнээс бол ямар нэгэн зохиогчийн эрхийн асуудал зөрчигдөхгүй, чадвар өндөртэй програмууд юм.

1. Хоёр зүйлийг харьцуулсан баганан график байгуулах

Хоёр зүйлийг хэд хэдэн тохиолдолд харьцуулж харуулах шаарлага гарна. Энэ тохиолдолд жишээ болгож цуваа ба зэрэгцээ кодоор өөр өөр хөрвүүлэгч дээр тооцоо хийж харцуулсаныг харуулая. График байгуулах нюфлот код нь:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

reset set term postscript color enhanced font "Times-New-Roman, 30" set output "Compare.esp" set xtics ("PGI Fortran" 0.25, "Intel Fortran" 1.75, "CUDA Fortran" 3.25,) set boxwidth 0.5 set style fill solid set ylabel "Elapsed time (ms)" set xlabel "Compilers" set label 1 "1058.39" at -0.2,1100 font ",20" set label 2 "461.52" at 0.3,500 font ",20" set label 3 "301.61" at 1.3,350 font ",20" set label 4 "93.75" at 1.8,140 font ",20" set label 5 "80.45" at 2.8,120 font ",20" set label 6 "15.74" at 3.3,80 font ",20" plot 'data.dat' every 2 using 1:2 with boxes ls 1 lc rgb 'red' title "Entropic (KBC)",\ 'data.dat' every 2::1 using 1:2 with boxes ls 2 lc rgb 'blue' title "Standard (BGK)" set term win unset output

Энд ашиглаж байгаа мэдээ нь:

Тооцонгийн үр дүнд суурилж морь унах нь (The riding horse based on scientific computation)

Шингэний динамикийн тооцоонд үндэслэж морь унавал...

Магистраа төгссөнөөс хойш мөрөөдөж байсан, маш удсан, оролдлого хийж чададгүй байсан нэг мөрөөдөл, хүсэл бол өндөр бүтээмжтэй тооцоололыг (high performance computing) супер компьютер эсвэл параллель тооцоолол хийх боломжтой багцан (super computer or GPGPU cluster) дээр хийх явдал байсан юм. Тооцон бодох тооцооны аргуудыг мэдэхгүй, код бичиж чадахгүй, ямар ч програмчлалын хэл эзэмшээгүй байж юун өндөр бүтээмжит тооцоолол хийх гэдэг нь ойлгомжтой. Тэгээд ч суурин компьютер, эсвэл зөөврийн компьютерээс өөр зүйл бидэнд /Монголд/ олдох биш. Интернэтээр ингэж супер компьютер ашиглаж ийм тооцоолол үйлдэж ийм үр дүн гаргалаа гэх мэт өгүүлэл, бичлэгийг харж гайхан бишэрч мөрөөдлөө бүр л биелүүлмээр санагддаг байж билээ. Докторт сурахаар /2014 оны 9 сар/ Нагаокагийн Технологийн их сургуульд ирэхдээ тооцон бодох хэдэн арга эзэмших, код бичиж сурах, бүх боломжит бодлогонуудыг бодож чаддаг болох гэх мэт л үндсэн чухал зорилтууд өвөртлөж байсан юм. Тэгтэл бараг жилийн дараа /2015 оны 6 сар/ сургуулийн зарын самбар дээрээс GPGPU сургалтын тухай Япон зар байхыг олж харсан юм. Ингэхэд л энэ сургуульд GPGPU байдаг юм байна гэж мэдэж билээ. Тэгээд ч энэ сургалтын боломжийг ашиглаж чадаагүй, хийх ажил ихтэй байсан учир сонирхолгүй орхисон. Гэхдээ л ашиглаж үзэх хүсэл байгаад л байлаа. Ядаж барааг нь нэг удаа харах юмсан гэж бодож байсан юм. 

Үүний дараа 2016 оны 1 сард ЛБА-аар GPGPU дээр хэрхэн тооцоолол хийх тухай семинар болно гэдгийг удирдагч багш маань дуулгаж за энэ боломжийг л ашиглаж GPU тэй танилцая гээд танилцсан юм. Хэрхэн танилцсан тухайгаа нийтлэл болгож бичсэн байгааг зарим нэг нь болгоосон байхаа. Нийтлэлийг эндээс

Хэдий танилцаад авсан ч шууд GPU -рүү орох боломж байгаагүй тул хэрэгтэй гэсэн болгоноо нийтлэл дээрээ бичээд 2016 оны 7 эсвэл 8 сараас нэг ашиглаж үзнэ гээд төлөвлөгөөндөө орууллаа. Төлөвлөгөө жаахан сунжирч одоо /2016 оны 10 сар/ л нэг оролдож байна даа. 

Өөр нэг мөрөөдөл болох Монгол уламжлалтай холбоотой зүйлсийн шингэний динамикийн тооцоог хийж судалж үзэх юмсан гэсэн хүсэл бас л их удаж байна. Үүний нэг нь Монгол морины аэродинамикийн тооцоолол юм. Хүлэг морь бол Монгол түмний шүтээн, хамгийн хурдан унаа учир морио л тооцож үзмээр санагдаад тэгээд тооцсон хэрэг. Энэ нийтлэлд энэ тухай авч үзнэ. 

Давхиж буй морины аэродинамикийн загвар Рэйнольдсын тоо 3000.

Геофизик урсгал дахь хагшаасны динамикийн хоёр фазат загварчлал дээрх 3-р бага хурлын тойм /Overview of the 3rd symposium on two-phase modeling for sediment dynamics in geophysical flow/

Геофизик урсгал дахь хагшаасны динамикийн хоёр фазат загварчлал дээрх 3-р бага хурлын тойм

THESIS-2016 хуралд ханын илтгэл тавьж байгаа нь.

Энэ хурлын тухай, үндсэн зорилгын тухай өмнөх өгүүллээс уншаарай. 

Товчхондоо энэ хурал нь хагшаасны динамик, зөөгдөлтийн тухай загварчлал дээр төвлөрсөн дэлхийн шилдэг, тэргүүлэх судлаачдын цуглаан гэж хэлж болно. Энэ хуралд оролцож олон шинэ соргог, мэдлэгийг сонсож авсандаа баяртай байгаа бөгөөд хурлын дундуур тэмдэглэж авсан тэмдэглэлээсээ энд хуваалцая. 

Энэ удаагын хурлыг Японы Чуо их сургууль 2016 оны 9 сарын 12-14 - ний хооронд зохион байгуулсан юм. Энэ хуралд багш Хосояамада Токузо, хамтрагч Отаке Такешигийн хамт "Окозү сувгийн аман дахь хагшаасны зарцуулгын загварчлал" хэмээх ханын илтгэлийг хэлэлцүүлэхээр оролцсон юм. Илтгэлийг энд дарж үзэж болно. 

Ханын илтгэлийг зураг байдлаар харуулъя.

Ханын илтгэлийг pdf -ээр эндээс татаж авч болно. Ханын илтгэл А0 цаасан дээр бэлдэх гэж байгаа хүмүүс эндээс загварын санаагаа авч болно. Хагшаас шороо гэдэг бол бор өнгөөр илэрхийлэгдэх учир ерөнхий чимэглэлийг бор өнгөөр сонгосон болно.

Шийдлийн алгоритм дахь Шингэний эзлэхүүний арга (Volume of Fluid Method in SOLA)

Шийдлийн алгоритм дахь (SOLA)

Шингэний эзлэхүүний арга (VOF)

Шингэний чөлөөт гадаргууг ойролцоолох нь тооцон бодох гидравликийн нэгэн чухал асуудал байсаар ирсэн. Ойрын хэдэн жил байх ч болно. Чөлөөт гадаргууг тодорхойлох батлагдсан аргуудыг доорхи зургаас хараарай. Хамгийн анхны арга нь Маркер болон нүдний арга юм. Энэ аргад Лагранжийн координатаар явах маркар буюу цэгнүүд нь шингэний чөлөөт гадаргууг тодорхойлоход хэрэглэгддэг. Үүний дараа гарч ирсэн одооны ихэнх арилжааны програмуудын /Ansys, Solidworks, Xflow, 3Dflow гэх мэт/ ашигладаг арга бол шингэний эзлэхүүний арга /Volume of fluid/ юм. Энэ удаад хамгийн анх боловсруулагдсан шингэний эзлэхүүний аргын тухай авч үзье. Энд тооцооны төгсгөлөг нүдэнд байх шингэнийг эзлэхүүний хувиар илэрхийлж түүнийгээ шингэний фракц гэж авч үзнэ. Шингэний эзлэхүүний фракцийн хугацаан дахь өөрчлөлтийг энгийн адвекцийн тэгшитгэлээр шийднэ.

Гэхдээ энэ адвекцийн тэгшитгэлийн төгсгөлөг ялгаварын ойролцоолол нь нарийвчлал муутай байдаг учир давхар донор ба хүлээн авагчийн схемийг хэрэглэнэ.

Шингэний чөлөөт гадаргууг ойролцоолох тооцонгийн аргууд.

Эрдмийн ажлын зураг, графикийг Нюфлотоор дүрсжүүлэх /Scientific visualization and graphics with Gnuplot/

Эрдмийн ажлын зураг, графикийг Нюфлотоор дүрсжүүлэх, зурах

Хоёрдугаар хэсэг

Нэгдүгээр хэсгийг эндээс уншаарай.

Сэтгүүл болгон л өөрийн тодорхой шаардлагуудыг хэвлэгдэхээр илгээгдэн ирж байгаа өгүүллүүдэд тавьдаг. Хамгийн гол нь тэдгээр шаардлагыг сайн биелүүлэхийн тулд ямар ч асуудлыг шийдвэрлэх гарцтай байх хэрэгтэй. Бид графикийг ихэвчлэн Эксэл дээр бужигнуулдаг. Энэ ч амархан. Харин хэд хэдэн графикийг хооронд нь тэнхлэгээр нь нийлүүлэх гэх мэт ахисан түвшний ажлууд гараад ирвэл суугай майзаг болоод эхлэнэ. Нэг ашиглаад суричхвал Нюфлот арвин чадвартай. Энэ хэсгээр зарим нэг чухал үйлдлүүдийг хийж сурсанаар та бүгдтэй хуваалцая.

Муруйд тохирсон регрессийн тэгшитгэл зохиож зурах

Тоон өгөгдөлд тохирох шугаман болон өндөр эрэмбийн регрессийн тэгшитгэлийг эксэл дээр ч хийгээд коэффициентуудыг нь олж болно. Гэхдээ Нюфлот нь өөр дээрээ итераци хийж хамааралтай бүх хэмжигдэхүүнүүдийг тодорхойлдог. 

Энэ жишээнд postscript терминалыг ашигласан болно. Өндөр чанартай вектор зураглалуудыг ихэвчлэн postscript хийж болдог. 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

# this script for compare remaining ice area reset set term postscript landscape enhanced font "Times-New-Roman, 30" #size 700,500 #500,400 set output 'Compare.esp' # set xlabel "{/=30 {/Times-Italic Time } (min)}" set ylabel "{/=30 {/Times-Italic Remaining ice area} (percent)}" set xrange [0:72] set yrange [0.5:1.01] set key top right f(x) = a*x + b # fit line 1 fit f(x) 'ice_example.dat' u 1:2 via a, b title_f(a,b) = sprintf('f(x) = %.2fx + %.2f', a, b) #f(x) = a*x **2 + b *x + e # fit line 1 #fit f(x) 'ice_example.dat' u 1:2 via a, b, e #title_f(a,b,e) = sprintf('f(x) = %.2fx **2 + %.2fx + %.2f', a, b, e) g(x) = c*x + d # fit line 2 fit g(x) 'ice_mass.dat' u 1:2 via c, d title_g(c,d) = sprintf('g(x) = %.2gx + %.2g', c, d) #f1(x) = E*exp(I*x**2) # fit line 3 #fit f1(x) 'ice_mass.dat' u 1:2 via E, I #title_f1(E,I) = sprintf('f1(x) = %.2f1*exp(%.2f1x**2)', E, I) plot 'ice_example.dat' u 1:2 w lp pt 8 pi -40 lc rgb 'red' lw 7 title 'Free surface LBM' ,\ 'ice_mass.dat' u 1:2 w p pt 5 lc rgb 'black' lw 9 title 'Experiment',\ f(x) w l ls 10 lw 4 title 'Trend line for LBM',\ g(x) w l ls 9 lw 4 title 'and for experiment' # f1(x) t title_f1(e,i), title_f(a,b),title_g(c,d) unset multiplot set term win unset output

ЛБА дахь Умбуур хязгаарын арга /Immersed Boundary method in LBM/

Умбуур хязгаарын нөхцөл

Тогтоол усанд унаж доошоо живж буй бөмбөлөг

Судалж буй шингэнээр бүрэн хүрээлэгдсэн хатуу биеийн гадаргууг умбуур хязгаар гэж нэрлэнэ. Жишээ нь тэнгэрт нисэж буй онгоц агаарт умбасан байна, голын усанд зөөгдөж буй хагшаас мөн л умбасан байна, сэлж буй хүн мөн л усанд умбасан байна. Умбасан бие шингэний урсгалын улмаар хөдлөх ба хөдлөхдөө эргээд шингэний хөдөлгөөндөө нөлөөлдөг. Өөрөөр хэлбэл шингэн дотор хөдөлж байу хатуу биет болон шингэн хоорондоо харилцан үйлчлэлтэй байна. Иймд хатуу-шингэний систем гэж нэрлэнэ. Хөдөлж буй хязгаарын нөхцлийн тухай стандарт ЛБА-ын тухай  Шингэн дахь хатуу биеийн хөдөлгөөн гэсэн нийтлэлээс уншаарай. 

23 дахь Мөсний Олон улсын симпосиумын тойм /Overview of 23th international symposium on Ice/

Мөсний судалгааны олон улсын хурал (2016)

Ус-хүрээлэх орчны инженерчлэлийн олон улсын холбооны (IAHR) Мөсний судалгаа, инженерчлэлийн бүлгэмээс 2 жил тутамд нэг удаа зохион байгуулагддаг мөсөн дээр голчлон анхаарсан энэхүү Олон улсын мөсний симпосиум (тодорхой чиглэлээр хязгаарлагдсан жижиг хурал) анх 1970 онд Исландад зохион байгуулагдаж байжээ. 

Энэ жил 23 дахь хурал нь АНУ-ын Мичиган мужын Анн Арбор хотын Мичиганы Их сургууль дээр зохион байгуулагдсан юм. 

Энэ жилийн ерөнхий зохион байгуулагчаар Далай болон агаар мандал судлалын үндэсний захиргааны (The National Oceanic and Atmospheric Administration - NOAA) харъяа Их нууруудын хүрээлэх орчны судалгааны лаборатори (Great lakes Environmental Research Laboratory - GLERL) ажиллан юм.

Статистик үзүүлэлтээр энэ жил 30-аад орны 162 гаруй судлаачид оролцож дараах тооны илтгэлүүдийг чиглэл тус бүрт илтгэжээ.

• Далай, тэнгисийн мөс ба уур амьсгалын өөрчлөгдөлт 41 (Sea ice and climate change)
• Мөс ба байгууламжийн харилцан үйлчлэл 32 (Ice and structure interactions)
• Голын мөс, мөстэй холбоотой технологи 27 (River ice, technology)
• Нуурын мөс, циркуляци 19 (Lake ice, Limnology)
• Мөс ба хөлөг онгоцны харилцан үйлчэл, тээвэр 16 (Ice and ship interaction, studies)

Оролцогсодын дөрөвний нэг нь доктор оюутан байсан нь энэ чиглэлийн судлаачид залуужиж байгааг харуулж байв. Нийт 136 илтгэл аман болон ханын байдлаар тавигдсан юм. 

Ханын илтгэл бэлдэх, тавих /preparation and presentation of Poster presentation/

Постер буюу ханын илтгэл бэлдэх, тавих

Эрдэм шинжилгээний хурлын нэг чухал хэсэг нь ханын илтгэл байдаг. Мөн ханын илтгэлийг сургууль, судалгааны байгууллагууд корридори өрөөний хананд тухайн байгууллагын үйл ажиллагааны чиглэл, амжилт, үр дүнгүүдийг толилуулах зорилгоор дэлгэж ашигладаг.

Ханын илтгэл нь том хэмжээтэй цаасан дээр зайнаас харагдахуйц байдлаар үйлдсэн судалгааны ажлын үр дүнг харуулсан мэдлэг мэдээлэл дамжуулах үүрэгтэй самбар юм.

Ханын илтгэл нь ханын сонинтой яг ижил чанаруудыг агуулна. Энэ өгүүлэлд хэрхэн ханын илтгэл бэлдэх, зарим нэг санаанууд, өөрийн бэлдсэн ханын сонинг хэрхэн тайлбарлаж ярих, зочидтой хэрхэн харилцах талаар толилуулна. Их сургуулийн альч шатанд оюутнууд, судлаачид, эрдэмтэд ханын илтгэл бэлдэж тавих шаардлага гарч байдаг. 

Олон улсын ус-хүрээлэн буй орчны инженерчлэлийн холбооны (IAHR) Мөсны судалгааны бүлгэмээс 2 жил тутамд зохион байгуулдаг Олон улсын мөсний судалгааны симпосиум (23th ICE) дээр тавигдсан ханын илтгэл

Өгүүллийн шүүмжээс суралцсан нь /Learning from revision and comments on your submitted paper/

Өгүүллийн шүүмжээс суралцах нь

Оюутан бүр л их сургуульд бакалавр, магистрт сурч байхдаа эрдэм шинжилгээний өгүүлэл бичиж түүнийгээ хэвлүүлэхээр илгээдэг. Гэхдээ хэвлэж байгаа эсвэл зохион байгуулж байгаа тал нь өгүүлэлд хэр шаардлага тавьж байгаагаас их юм хамаарна. Зарим тохиолдолд бичлэгийн формат тохирсон байх ёстой гэнэ. Зарим тохиолдолд доторхи агуулгад хяналт тавьна. Заримдаа хяналтгүйгээр шууд ч хэвлэх тохиолдол байна.

Эрдэм шинжилгээний ажил олон талыг хамруулсан аль аль талаас салхи оруулсан байх нь түүний чанарт нөлөөлнө. Тиймдээ ч өөр үзэл бодолтой, өөр өнцгөөс харж болох хүмүүсээр өгүүллээ шалгуулж сайжруулаад эцсийн хувилбараар хэвлэлд өгөх нь зүйн хэрэг. Нөгөө талаас цэвэр судалгааны ажил, янз бүрийн зохиогчийн эрхийн зөрчилгүй, хуулбарлаагүй, шинжлэх ухааны үндэстэй гэдгийг бататгахын тулд өгүүллээ шүүлгэх нь чухал. Иймийн тулд хянан магадлагаа (peer-review) гэдгийг сэтгүүл, эрдэм шинжилгээний ажил хэвлэх байгууллагууд хийдэг бизээ. 

Тооцооллын шинжлэх ухаан гэж юу вэ? /Computational science/

Тооцооллын шинжлэх ухаан гэж юу вэ?

Миний бие 2011 оноос эхлэн тооцон бодох ухааныг сонирхон судалж өдгөө тооцон бодох шингэний динамикийн өчүүхэн хэсэг дээр ирээд байна. Анх түшиц ханын тооцоог яагаад програмчилж болохгүй гэж гэсэн санаа төрж интернэтээр гадаад програм хайж үзсэн юм. Маш олныг илрүүлсэн. Мөн гидраликийн маш олон програм байдгыг мэдсэн. Тэндээс л тооцон бодох ухаанд хөтлөгдөн орсон юм даа. Энгийнээр хэлбэл:

Тооцооллын шинжлэх ухаан нь компьютер ашиглан аливаа зүйлсийг тооцон бодох, судлах үйл ажиллагаа юм.

NASA-гийн төсөл: Далайн хуйлралтын загварчлал

Термодинамик уруу өнгийсөн нь /Return to Thermodynamics/

Дулааны хөдөлгөөн, дулаан шилжилт

Шингэний динамикт систем дахь дулаан тогтмол байвал системийн дулааны талаар авч үзэхгүй бөгөөд дулааны нөлөөллийг тооцохгүй гэсэн тэр хүлцэлээ изотермал /тогтмол дулаантай/ нөхцөл гэж нэрлэдэг. Изотерм эсвэл изотермал нөхцөлтэй үед системийн дотоод энерги яаж өөрчлөгдөх, дотоод инергиэс динамикт хэрхэн нөлөөлж байгааг судлахгүй.

Хүрээлэх орчны температур тогтмол бус эсвэл даралт машид өөрчлөлттэй тохиолдолд шингэний динамикийг изотермал гэж авч үзэх нь алдас болно. Энэ тохиолдолд биеийн дотоод энергийн өөрчлөлтийг эсвэл дулааны өөрчлөлтийг тооцон бодох шаардлагатай болно. Энэ талаар хамгийн анхний нийтлэл Изотерм бус үл шахагдах шингэний урсгалыг загварчлах - ийг уншиж Латтис Больцманы аргаар хэрхэн тооцож болохыг үзэж болно. 

Дулаан, термодинамик бол усны инженерчлэл (барилгын инженерчлэл) - д тэр бүр орж ирээд байдаггүй физикийн мэдлэг юм. Үүний талаар Монгол инженеринг дээр нилээд сайхан бичсэн байдаг. Мэр сэр мэдээлэл байх боловч тооцон бодох чиглэлд юм байхгүй юм. Харин энэ нийтлэлийг бичихэд өдөөлт болсон нэг нийтлэлд conduction болон convection - ыг маш сайхан дотоод бүтцээс нь тайлбарласан байлаа. 

Аливаа гадаад нэрээрээ анхлан танигдаж мэдэгдэж байгаа юмс үзэгдлийн цаад мөн чанарыг ойлгож байж нэр, нэршил олгох нь маш чухал ажил юм. Энэ нийтлэлд, мөн цаашдын судалгаанд Дулаан шилжих, шингэх, хадгалагдах нь ялгаатай гэсэн нийтлэлд дурьдагдсан нэршлийн цаашид хэрэглэхээр тогтлоо. 

Доод хашицдаа мөстэй халиагуур дээгүүр 10 хэмийн температуртай ус урсан орж ирнэ. Анхны нөхцөлд мөсний зузаан нь 7 см бөгөөд температур нь 0 хэмтэй байна. Ус орж ирсэнээс хойш 6 сек дотор мөс бүрэн хайлж дуусна. Доод эгнээний зураг нь дулаан түгээлтийн явцыг харуулна.

Ус халиагуурыг ЛБА-аар загварчилах /LBM computation on weirs and spillways/

Ус халиагуур, ус хаях барилгыг ЛБА-аар загварчилах

Ус халиагуур нь ус хэмжих барилга/байгууламж учир төсөл тооцооны нарийвчлалыг өндөр байлгахыг шаарддаг. 

Ус хаях барилга (Ус хаяур) нь үер, их устай үед үндэн барилга байгууламжийн аюулгүй байдлыг сахьдаг учир мөн л нарийвчлал өндөртэй тооцооллыг шаарддаг. 

Эхний зураг: Усны чөлөөт гадаргуу, шингэний эзлэхүүний пракцыг харуулж байна. Удаах зураг: Усны урсгалын дундаж хурдыг харуулж байна. Харин дараах код энэ хоёрыг бөөр бөөрөөр нь нийлүүлж байгаа юм. Доор тайлбарлах болно. 

1 2	C:\ayur\LBM\FreeSurface\dambreak2\sharpweir\6090>ffmpeg -i 0060f.avi -vf "[0:v]pad=iw*2:ih [in0]; movie=0060.avi [in1]; [in0][in1] overlay=740:0 [out] " out60.avi

ЛБА -аар шингэний чөлөөт гадаргууг ойролцоолох тухай Шингэний чөлөөт гадаргууг ойролцоолох нэртэй нийтлэл бий. Тэндээс та бүхэн үндсэн санаа, томъёолол, алгоримт, бас Фортран кодыг олж авах боломжтой. ЛБА-аар ус халиагуур ба ус хаяурыг загарчилахаас өмнө эдгээр барилга байгууламжийн тухай товч авч үзье.

Судалгааны өгүүлэл IEEETran хэлбэрт ЛаТеХ-ээр бичих /Use LaTeX with IEEETran package for research paper/

ЛаТеХ дахь IEEETran багцыг судалгааны өгүүлэл бичихэд ашиглах нь

ЛаТеХийн тухай монгол дээр нилээдгүй эх сурвалжаас олж мэдэж унших боломжтой. Зарим нэг алхамыг дараах өгүүллээс авч болно. ЛаТеХ дээр ажиллаж сурах нь

Гэхдээ нарийн багц, хурлын эмхэтгэлд зориулсан тусгай форматуудыг хэрхэн ашиглах тухай мэдээлэл бараг олдохгүй. Тиймээс хамгийн түгээмэл багц болох IEEETran - ийг хэрхэн ашиглах гол, чухал алхамуудыг дурьдая.

Энэ багц нь Элекстроник болон цахилгааны инженерүүдийн институтаас (IEEE) эрхлэн гаргадаг судалгаа, шинжилгээний хурлуудын эмхэтгэл болон сэтгүүлд хэвлүүлэх өгүүллийг бичих нэгдсэн форматын цогц юм. Энэ багцийг Станаас эсвэл дараах хаягаар татаж авч болно. 

Станаас татах,     IEEE-ын сайтаас татах

ЛаТеХ суулгаж амжаагүй тооцоолуур дээр ажиллаж байгаа бол интернэт дахь ShareLaTeX хэмээх ЛаТеХийн системийг ашиглаж болно. Энэ системд та бусад хамтрагчидтайгаа файлаа дундаа засалцаад ажиллах боломжтой юм.

ШэйрЛаТеХийн харагдах байдал. Эхний багана нь архивалсан хавтасны задаргаа, ажиллаж байгаа файл, дараагийн хэсэг нь код засварлагч, хамгийн сүүлийн хэсэг нь хөрвүүлэгч болон үр дүнг харах хэсэг байна. 

Багцаа татаад архиваас нь задалсаны дараа IEEEtran-ийг хэрхэн ашиглах вэ гэсэн pdf файл байгаа. Түүнийг эхний удаад сайн унших хэрэгтэй. Тэндээс олдохгүй, ойлгогдохгүй зарим нэг зүйл байж магадгүй. Тэр шаардлагатай бүгдийг энд оруулахыг хичээлээ. 

Шинжлэх ухааны график дүрслэлийг Нюфлотоор /Scientific graphics and visualization by Gnuplot/

Нюфлотоор Шинжлэх ухааны чанартай график боловсруулах

Шинжлэх ухаан, инженерчлэлийн судалгаа тооцооны үр дүнг уншигч бусад судлаачидад тайлагнаж харуулахын тулд маш ойлгомжтой, үзэмжтэй график, дүрслэлийн ажлыг гүйцэтгэх хэрэгтэй болдог. Шинжлэх ухааны чанартай тайлбарыг өгч байгаа судлаач, инженер нь уншигчидад ямар нэгэн нууцлаг, ухаж ойлгохоор битүү зүйл огт харуулж болохгүй бөгөөд таны бичсэн зүйлсийг бараг нэг уншаад шууд ойлгохоор бичих шаардлагатай. Философи бол өөр хэрэг бизээ. Нюфлоттой нөхөрлөөд хагас жилийг авч байгаа ч бүрэн сураагүй байна. Бүрэн сурахгүй байх шалтгаан нь хэрэглээд сурчихсан коммандын мөрүүдээ дахин дахин ашиглаад болооод байхтай холбоотой юм. Яг л цор гарц line комманд ашиглаад сурчихвал Autocad дээр зураг зураад байдаг шиг л. Тэгээд ч их энгийн програм юм байгаа юм. Гол нь мэдээлэл, мэдээгээ текстэн баганаар хадгалж түүнтэйгээ ажилладаг бол Нюфлотоор график зураад байх боломжтой гэдгийг хэлье. 

Тухайлбал дараах кодыг авч үзье.

 # this script for relation of viscosity and relax
 reset
 set term png size 800,600 font 'Arial, 20'
 set output 'reltau.png'
 #set key box opaque
 set title 'Тооцооллыг хянах үндсэн параметрүүдийн хамаарал'
 set y2tics
 set ytics nomirror
 #set yrange [-0.2:1.1]
 #set xrange [-5:15]
 set xlabel 'Тайвшралтын хугацаа Tau'
 set ylabel 'Тайвшралтын параметр Omega'
 set y2label 'Сүлжээний зунгааралт Vis'
 plot 'reltau.dat' u 1:2 w l ls 4 lw 2 ti 'Tau ба Omega' axes x1y1, \
      'reltau.dat' u 1:3 w l ls 10 lw 2 ti 'Tau ба Vis' axes x1y2
 set term win
 unset output

Энэ кодонд харж байгаачлан Монголоор графикийн тайлбарыг бичээд байх боломжтой. Энэ кодыг *****.p гэж хадгалаад Нюфлотын терминал дээр load '*****.p' гэж бичихэд л үр дүнд нь reltau.png хэмээх дараах зураг үйлдвэрлэгдэж гарна. 

Дээрх кодонд  set y2tics, set ytics nomirror гэдгээр 2 талдаа босоо тэнхлэгтэй бөгөөд харилцан адилгүй тоололтой байхыг зааж өгнө. set xlabel гэх мэт нь хэвтээ ба босоо тэнхлэгт зориулсан тэмдэглэгээр өгч байгаа юм. Харин хэвлэх коммандын ард axes x1y2 гэх мэтээр аль хэмжигдэхүүнийг аль тэнхлэгтэй хамааруулж байгуулах вэ гэдгийг зааж өгнө. Энд х1 тэнхлэгийг у2 тэнхлэгтэй хамааруулж зурна гэсэн байна. 

Шингэн дахь хатуу биеийн хөдөлгөөн /Solid body movement in fluid/

Шингэн дахь хатуу биеийн хөдөлгөөн

Механикт биеийн хөдөлгөөнийг хоёр задлан авч үзнэ. Үүнд шилжих, эргэлдэх гэсэн хөдөлгөөнүүд байна. Үнэндээ биднийг эргэн тойрон шингэн, хатуу гэсэн хоёр төлөв байгаа гэж хэлж болно. Хийг шингэн гэж авч үзэх онолын үндэслэл олон бий. Шилжих хөдөлгөөн нь шугаман хурдатгалын улмаас бий болох бол эргэлдэх хөдөлгөөн нь өнцөг хурдатгалаас үүдэлтэй.

Тэгш өнцөгт координатын системд биеийг дараах хэмжээстэд авч үзэж болно.

• 1 хэмжээст – Бие нэг чиглэлд хөдлөнө. Чөлөөний зэрэг 2 байна. Бие шилжихээс гадна эргэх боломжтой.
• 2 хэмжээст – Бие хоёр чиглэлд хөдлөхөөс гадна 1 чиглэлд эргэх боломжтой. Иймд чөлөөний зэрэг нь 3 байна.
• 3 хэмжээст – Бие гурван чиглэлд хөдлөхөөс гадан гурван чиглэлд эргэлдэх боломжтой. Иймд чөлөөний зэрэг нь 6 болж байдал хүндэрч эхэлнэ.

Биеийн хөдөлгөөнийг хоёр хэмжээстэд дараах зургаар дүрслэн харуулъя.

Биеийн геометр онцлогийг агуулж байх лавлах цэгүүдийг заавал авчз үзэх хэрэгтэй. Дээрх тэгш өнцөгтийн (квадрат) хувьд зөврөн өнцөг болон хүндийн төв нь зайлшгүй хянаж байх шаардлагатай цэгүүд юм. Тооцон бодох математикт/физикт биеийн хөдөлгөөнийг тооцохдоо эхлээд хугацааны алхамын дагуу биеийг эргэлтгүйгээр хэвтээ ба босоо шилжилтийн хэмжээгээр шилжүүлж үүний дараагаар хөрвүүлэх матриц ашиглаж эргүүлдэг.

Хагшаасны тухай зөвлөгөөн /symposium on Sediments/

Усны инженерчлэлийн ерөнхий зөвлөгөөн - 2015

General hydraulic symposium - 2015, JSCE, Japan

2015 оны 12 -р сарын 07 - нд Японы Барилгын Инженерүүдийн холбооноос зохион байгуулсан Усны инженерүүдийн ерөнхий зөвлөгөөн 2016-д суусан юм. Энэ жилийн онцлох сэдэв нь хагшаасны зөөгдөлтийн судалгаа, хагшаас үүсэлт, түүний онолын болон тооцон бодох загварчилал, хээрийн судалгааны талаар байлаа.

Доорхи зургууд нь тус зөвлөгөөний үеэр тавигдсан илтгэлүүдийн хуудсууд юм. Нээлтийг ICHARM (Үер усны аюул гамшгаас сэргийлэх) олон улсын байгууллагын судлаач Шинжи Игашира (Shinji Egashira) хийж өөрийн онолын судалгааныхаа үр дүнгээс танилцуулсан юм. 

Ерөнхийд нь ажиглаж хэлэхэд 50-иас дээш насны судлаачид ихэвчлэн онолын болон хээрийн туршилт судалгаа хийдэг, түүнээс дооших насны судлаачид нь тооцон бодох, туршилт тавих зэргээр ажилладаг юм байна. 

Энэ зөвлөгөөний үеэрх судлаачдын гаргасан онцлох судалгааны үр дүн нь:

• Хагшаасны үүсэлт, хөрсний угаагдлын математик загвар хөрс усны хөдөлгөөний хоорондох шүргэх хүчдэлээс их хамааралтай.
• Голын ёроол, түүний нимгэн хөвсгөр үед шингэний хөдөлгөөн оршиж байх ба тэр үед ёроолын хагшаас үүсэх нөхцөл бүрддэг байна. 
• Хагшаасны зөөгдөлт нь хагшаасны физик-хими-механик шинж чанар ширхэглэлээс хамаарна. 
• Зөөлөн хурдастай (холбоослог ба холбоосгүй) үед голдиролын атираажилт, угаагдал зэргийг конвекци-тархалтын тэгшитгэлээр өндөр нарийлчлалтайгаар тооцох боломжтой. 
• Эрчимт урсгалын (Violent flow) үед шингэний чөлөөт гадаргуу ёроолын профайлтайгаа пропорциональ байна. 

Доорхи зургууд нь тайлбаргүй болно. 

GPU ба GPGPU ашиглах, параллель тооцоолол /GPGPU and parallel computation/

НАСА-гийн сансрын хөлөг хөөргөгчийн ШД-ын супер тооцоолол. Өндөр бүтээмжтэй тооцоолол (High performance computation) орчин үеийн тооцооллын өнгийг тодорхойлж байна. Ялангуяа шингэний динамикийг тооцон бодоход параллель тооцооллыг супер компьютер болон процессорын кластерийн тусламжтайгаар гүйцэтгэж байна. Масштаб өргөнтэй тооцооллууд болох уур амьсгалын загварчилал, хүрээлэн буй орчны загварчилал, гол мөрний гидравлик болон гидрологийн загварчилалыг өндөр нарийвчлалтайгаар богино хугацаанд үр ашигтай загварчилах хурдасгуур нь GPU эсвэл GPGPU байх боломжтой юм. 

График процессын нэгжтэй (GPU)  танилцсан нь

GPU гэж юу вэ? График процессийн нэгж (graphical processing unit) нь маш хурдтайгаар график, зургийг боловсруулж, бүтээж дэлгэцрүү гаргах зориулалттай онцгой электрон хэлхээгээр зохион бүтээгдсэн процессорын нэгж юм. GPU-ийг супер компьютерээс эхлээд ухаалаг гар утасанд хүртэл ашиглаж байна. Орчин үеийн GPU нь компьютер график/тоглоом болон зургийн боловсруулалтанд мөш өргөн хүрээгээр, үр дүнтэй ажиллаж байна. Үүнээс гадна бидний зорьж байгаа тооцон бодох ухаанд маш өргөн ашиглагдаж байгаа параллел тооцооллын хэрэгсэл юм. Одоо зах зээл дээр байгаа GPU -ийн ердийн бүтээгдэхүүнүүд нь

• NVIDIA GeForce
• AMD Radeon
• Intel HD Graphics нар юм байна.

Шингэний чөлөөт гадаргууг ойролцоолох /free surface flow with LBM/

Шингэний чөлөөт гадаргууг ЛБА тооцоолох

Усны барилгын хувьд шингэн ихэнхдээ агаартай харьцах ба шингэн ба агаарын харилцах үеийг чөлөөт гадаргуу гэж нэрлэнэ. Хэлхээст тооцооны аргад уг чөлөөт гадаргууг тодорхойлоход төвөгтэй байх ба чөлөөт аргад ямар нэгэн нэмэлт техник ашиглалгүйгээр ойролцоолох боломжтой байдаг. ЛБА нь мөн л хэлхээст аргын ангилалд багтах учир нэмэлт загвар ашиглаж усны чөлөөт гадаргууг нэг фазат байдлаар тооцох боломжтой. Төгсгөлөг аргуудын хувьд шингэний эзлэхүүний арга эсвэл шийдлийн алгоритмоор шингэний чөлөөт гадаргууг ойролцоолох боломжтой. 

Шингэний цалгилт

Усан баганын задралын шинжилгээ