От суперкомпьютеров к видеокарте: революция в расчетах
Фото: kommersant.ru
Исследователь Томского политехнического университета предложил инновационный метод вычисления распределения тепла в замкнутых пространствах. Эта технология кардинально снижает требования к вычислительным ресурсам: вместо сложных суперкомпьютерных систем теперь достаточно мощности стандартной видеокарты. Открытие позволяет точно оптимизировать обогрев и вентиляцию в производственных цехах, предотвращая теплопотери и застой воздушных масс. Работа стала возможной благодаря поддержке гранта Российского научного фонда.
Ограничения традиционного подхода
Существующие методы оценки затрат на отопление промышленных объектов основаны на уравнениях теплового баланса, игнорирующих естественное движение воздуха. Хотя современные модели и описывают турбулентные потоки и теплопередачу, они чрезвычайно ресурсоемки из-за применения уравнений Навье-Стокса. Каждый расчетный шаг требует подтверждения непрерывности воздушного потока, что делает процесс невероятно затратным.
Новый подход: скорость и доступность
Ученый ТПУ совершил прорыв, применив уравнение Больцмана для моделирования турбулентной конвекции. Этот подход устранил необходимость постоянного решения уравнения неразрывности. В результате вычисления свелись к полутора минутам на видеокарте среднего класса. Теперь инженеры могут с легкостью внедрять динамический учет воздушных потоков вместо устаревших статических моделей.
Практические преимущества технологии
Метод обеспечивает точное размещение обогревателей и вентиляционных систем на производстве. Он нивелирует проблему температурного дисбаланса, предотвращая застои воздуха в холодных участках и хаотичную циркуляцию частиц в перегретых зонах. Особенно ценна разработка для медицинских учреждений, где воздушная среда влияет на распространение инфекций. Температурная оптимизация локальных рабочих мест через радиационные панели теперь дает максимальный энергосберегающий эффект.
Планы на будущее: цифровые двойники систем
"Моя перспективная цель — повысить скорость обработки информации через распределение расчетов между несколькими видеокартами. Например, топографическая сетка в миллион точек может параллельно обрабатываться несколькими устройствами. Результатом станет возможность создания цифровых двойников в режиме реального времени — от цеховых операций до систем теплоснабжения целых предприятий. Это откроет перспективы прогнозирования аварийных ситуаций и их мгновенного устранения", – делится планами Александр Ни, руководитель проекта при поддержке РНФ, кандидат наук и сотрудник лаборатории ТПУ.
Энергоэффективность нового поколения
Внедрение данной технологии знаменует переход к новому этапу проектирования энергоэффективных зданий и производств. Упрощение сложных термодинамических расчетов позволит создавать более комфортные и экологичные рабочие места по всему миру при минимальных затратах ресурсов.
