PARALLEL DECOMPOSITION OF THE CALCULATION OF THE INTERACTION OF MONOMERIC CHAINS IN THE FRAMEWORK OF THE IDEALIZED MODEL
Authors: Р.Н. Голых, 
Published: January 2023

Кавитационно-акустическое воздействие позволит управлять свойствами полимеров в связи с тем, что энергии такого воздействия, сконцентрированной в микроскопической зоне (энергии ударных волн, образуемых при схлопывании кавитационных пузырьков), оказывается достаточно для разрушения или образования новых водородных и углеродных связей в полимерах, и варьированием параметров и формы возмущений можно плавно изменять свойства материа-лов и тем самым получать материалы с определёнными заранее заданными свойствами. Например, экспериментально доказано, что кавитационно-акустическое воздействие на эпоксидное связующее с наполнителем повышает прочность композиционного материала до 70%, что может с большим запасом компенсировать снижение прочности, обусловленное добавлением УФ-стабилизатора. Всё это достигается за счёт повышения частоты взаимодействий макромолекул веществ между собой в кавитационно-акустическом поле, разрушения существующих химических связей и формирования новых связей и т. д. Другая особенность механических колебательных возмущений – они способны управлять отдельными свойствами целевого материала (можно плавно изменять свойства путём подбора режимов и продолжительности воздействия) без применения расходных материалов. Для определения степени изменения свойств полимеров в зависимости от параметров кавитационно-акустического воздействия необходимо создание численной модели, которая позволит выявить, каким образом происходит реструктуризация молекулярных связей в среде, количество возникших актов разруше-ния связей и конечные свойства материала Разработана распределённая информационно-вычислительная система расчёта взаимодействия цепей мономерных звеньев, которая позволяет рассчитать эволюцию фракционного состава макромолекул олигомера при изменении внешних условий по температуре и давлению. Предложен способ симуляции движения и детектирования соударения мономерных цепей на границе между областями пространства, обрабатываемыми различными вычислительными узлами, который позволяет снизить объём данных, передаваемых между узлами. Предложенная параллельная декомпозиция алгоритма расчёта, основанная на архитектура «клиент-сервер».

The cavitation-acoustic effect will make it possible to control the properties of polymers due to the fact that the energy of such an effect, concentrated in a microscopic zone (the energy of shock waves generated during the collapse of cavitation bubbles), is sufficient to destroy or form new hydrogen and carbon bonds in polymers, and by varying parameters and forms of perturbations, you can smoothly change the properties of materials and thereby obtain materials with certain predetermined properties. For example, it has been experimentally proven that the cavitation-acoustic effect on an epoxy binder with a filler increases the strength of the composite material by up to 70%, which can more than compensate for the decrease in strength due to the addition of a UV stabilizer. All this is achieved by increasing the frequency of interactions of macromolecules of substances with each other in the cavitation-acoustic field, the destruction of existing chemical bonds and the formation of new bonds, etc. Another feature of mechanical oscillatory disturbances is that they are able to control individual properties of the target material (you can smoothly change properties by selecting modes and duration of exposure) without the use of consumables. To determine the degree of change in the properties of polymers depending on the parameters of the cavitation-acoustic effect, it is necessary to create a numerical model that will reveal how the restructuring of molecular bonds in the medium occurs, the number of acts of bond destruction that occur, and the final properties of the material a distributed information-computing system for calculating the interaction of chains of monomer units, which allows you to calculate the evolution of the fractional composition of oligomer macromolecules when external conditions change in temperature and pressure. A method is proposed for simulating motion and detecting collisions of monomeric chains at the boundary between regions of space processed by different computing nodes, which allows reducing the amount of data transmitted between nodes. The proposed parallel decomposition of the calculation algorithm based on the "client-server" architecture.