КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЯ БОЛЬЦМАНА

Школа по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ

Бессараб А.Б., Рыбкин В.В., Смирнов С.А

bes@icti.ivanovo.su, rybkin@icti.ivanovo.su, sas@icti.ivanovo.su

Ивановский химико-технологический университет

Настоящая программа для математического моделирования низкотемпературной плазмы в разряде молекулярных газов была разработана на основе алгоритма и программного кода для самосогласованных расчетов в кислороде, реализованного ранее Рыбкиным и Бессарабом. В настоящее время, в алгоритм расчетов внесены изменения, учитывающие особенности кинетики частиц в плазме хлора и разряда в воздухе.

Ранее, алгоритм расчетов был реализован для 16-разрядной версии объектно-ориентированного компилятора Borland Pascal фирмы Borland International, для работы выполняемого модуля в среде MSDOS фирмы Microsoft в защищенном режиме с использованием расширенной памяти персонального компьютера через DPMI. Пользовательский интерфейс был реализован в текстовом режиме, с использованием оконного интерфейса библиотеки Turbo Vision фирмы Borland. Функции редактирования данных, выбора действий и запуска расчетов и просмотра результатов осуществлялись согласно рекомендациям CUI (common user interface) , с помощью таких элементов управления как меню, окна, кнопки, списки выбора и т.п.

Для работы под управлением однозадачной 16 разрядной операционной системы MSDOS на ПЭВМ с процессорами совместимыми с i80286 и i80386 это техническое решение, возможно, было оптимальным для своего времени, т.к. позволяло полностью использовать ОЗУ компьютера. К сожалению, с учетом современного технологического скачка в производстве микропроцессоров, и повсеместного перехода пользователей на мощные 32(64) разрядные процессоры с 32-разрядными операционными системами, работа в текстовом режиме и машинный код основанный на 16-разрядных инструкциях микропроцессора являются не лучшим выбором при разработке программного обеспечения.

Поэтому, хотя в качестве основы для реализации расчетов нами первоначально и был взят имевшийся программный код (по крайней мере функции и процедуры для расчета ФРЭЭ), затем он был практически полностью переработан для 32-х разрядного компилятора Delphi 2.0 фирмы Borland International, который позволяет получать выполняемые программные модули для таких мощных 32-х разрядных операционных систем как Windows 95 и Windows NT. Элементы графического пользовательского интерфейса были полностью заново спроектированы в соответствии с общепринятыми для этих операционных систем требованиями, и реализованы с использованием библиотеки классов Delphi 3.0 и среды RAD (rapid application development) Delphi Developer. Кроме имевшихся функциональных возможностей пользовательского интерфейса для MSDOS были добавлены дополнительные пункты, например вызов программы графической обработки результатов расчетов, текстового процессора и т.п.

Кроме того, несмотря на полную преемственность формата данных с ДОСовской версией программы, были введены дополнительные возможности, позволяющие проводить пакетные расчеты для серий, задаваемых внешних параметров и вывод результатов расчетов в формате понятном для большинства электронных таблиц и программ построения графических зависимостей.

Использование компилятора генерирующего оптимизированные 32-разрядные инструкции для микропроцессора с использованием "родных" для 32-х разрядных процессоров типов данных с плавающей точкой (вместо 6-битного типа "real" в Borland Pascal) позволило сократить время расчетов почти на порядок (сравнивались расчеты для одних и тех же внешних параметров), несмотря на то, что программа выполняется в фоновом режиме и позволяет одновременно выполнять другие приложения. Кроме того, значительно упростилась обработка результатов расчетов (в нашем случае с помощью программы MicroCal Origin, (C) Microcal Software Inc), т.к. не требовалось дополнительной модификации результатов расчетов для построения графиков.

Для работы программы необходим персональный компьютер, работающий под операционной системой Windows 95 или Windows NT 4.0, требования к аппаратным ресурсам лимитируются требованиями операционной системы.

Пользовательский интерфейс программы WBOLT97.EXE интуитивно понятен и сходен с другими приложениями под WinAPI 32, программа снабжена системой интерактивных подсказок, поэтому подробного описания подготовки данных, запуска расчета и просмотра результатов мы не приводим в целях экономии места. Размер выполняемого модуля около 400 КБайт.