Рассмотрена модель распространения тепловых полей в многолетнемерзлых породах от различных инженерных объектов, функционирующих в Арктических районах. В предложенную модель включены наиболее существенные технические и климатические параметры, влияющие на формирование тепловых полей в приповерхностном слое грунта. Основной целью исследования является долгосрочное прогнозирование изменения динамики границы залегания вечной мерзлоты при эксплуатации кустовой площадки северного нефтегазового месторождения. Такой прогноз получается при моделировании сложной системы, состоящей из источников тепла (холода) и мерзлого грунта, растепление которого может приводить к потере его несущей способности и возможным техногенным и экологическим авариям. Например, источниками тепла могут выступать добывающие скважины, а источниками холода – сезоннодействующие охлаждающие устройства, которые используются для термостабилизации грунта. Для минимизации воздействия источников тепла на вечную мерзлоту используются различные варианты теплоизоляции, а для сохранения первоначального температурного режима верхнего слоя грунта используются отсыпки, состоящие из песка, бетона, пеноплекса, или другого теплоизолирующего материала. Разработанный комплекс программ был использован при проектировании 12 северных нефтегазовых месторождений. Для решения описанной задачи в сложной трехмерной области требуются существенные вычислительные ресурсы. Время счета одного варианта часто может превышать 10-20 часов машинного времени на суперЭВМ. Для ускорения проведения численных расчетов были использованы многоядерные процессоры. Приведены численные расчеты, иллюстрируют возможность разработанного комплекса программ для проведения долгосрочных прогнозов по определению изменения границ распространения зон вечной мерзлоты, а также показывают, что на многоядерных процессорах можно достичь ускорения близкого к теоретическому.

тепломассоперенос, криолитозона, моделирование, параллельные вычисления, OpenMP

Филимонов Михаил Юрьевич,  Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н.Ельцина; Институт математики и механики им. Н.Н. Красовского УрО РАН

Ваганова Наталия Анатольевна,  ,  orcid.org/0000-0001-6966-9050,  Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н.Ельцина; Институт математики и механики им. Н.Н. Красовского УрО РАН

Акимова Елена Николаевна,  ,  orcid.org/0000-0002-4462-5817,  Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н.Ельцина; Институт математики и механики им. Н.Н. Красовского УрО РАН

Мисилов Владимир Евгеньевич,  ,  orcid.org/0000-0002-5565-0583,  Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н.Ельцина; Институт математики и механики им. Н.Н. Красовского УрО РАН