Ученые сумели добиться рекордного разрешения в моделировании турбулентности

Турбулентность, представляющая собой хаотичное течение жидкостей, наблюдаемое в повседневной жизни — от воды из крана до воздуха вокруг самолета, остается одной из самых сложных научных загадок. Исследователи из Технологического института Джорджии применяют передовые компьютерные моделирования для более глубокого понимания физики турбулентности, что может привести к новым открытиям как в природе, так и в технике. Результаты были опубликованы в журнале Computer Physics Communications.

Хаотичная природа турбулентности включает непредсказуемые и беспорядочные движения, происходящие в различных временных масштабах и направлениях, что делает ее изучение сложным. Хотя компьютеры играют важную роль в исследовании этого явления, точное моделирование с использованием физических законов требует значительных вычислительных ресурсов, особенно для анализа редких и экстремальных колебаний. В этом контексте выделяется компьютер Frontier — первый и самый быстрый в мире компьютер Exascale, способный выполнять квинтиллион операций в секунду. Его мощь делает Frontier важным инструментом для изучения сложностей турбулентности.

Профессор П. К. Йенг из Технологического института Джорджии отметил, что турбулентность является крайне сложным явлением, трудным для изучения с помощью экспериментов и неполных теорий. Он подчеркнул, что благодаря высокому разрешению Frontier, превышающему 5 триллионов точек сетки, возможно моделирование турбулентности на беспрецедентном уровне детализации, что может привести к новым открытиям и усовершенствованиям в подходах к моделированию.

Команда Йенга получила доступ к Frontier в Национальной лаборатории Оук-Ридж сразу после его запуска, и с помощью значительного выделения вычислительных ресурсов от Министерства энергетики США разработала алгоритм для высокой разрешающей способности моделирования.

Эти достижения в моделировании турбулентности представляют собой важный шаг вперед, и Йенг полагает, что они могут улучшить методы исследования и привести к новым открытиям. Полученные данные будут доступны общественности через базу данных турбулентности Университета Джонса Хопкинса, что позволит другим ученым использовать результаты работы команды. Возможности Frontier открывают новые горизонты для исследований в области турбулентности.