Uno studente dell'Università di Manchester ha ha usato la tecnologia dei giochi per computer per sviluppare software capace di generare simulazioni ingegneristiche su larga scala.
Queste simulazioni potrebbero aiutare il mondo a soddisfare il suo crescente bisogno di energia rinnovabile.
"Le motivazioni originali di questo progetto derivano dal fatto che con le richieste di energia rinnovabile negli ultimi anni, una parte di ciò verrà soddisfatta con energia offshore", ha dichiarato Alex Chow, uno studente di dottorato del Manchester Scuola di Ingegneria Meccanica, Aerospaziale e Civile.
"Pertanto, gli ingegneri hanno l'obbligo di progettare strutture (turbine eoliche, convertitori di energia delle onde, navi / navi per il trasporto di queste ecc.) Che raccolgano questa energia negli ambienti offshore", ha continuato.
“Questi ambienti possono essere molto violenti e imprevedibili. Quindi, per risparmiare denaro, tempo e manodopera nel testare queste enormi strutture sul posto o in una struttura, vengono impiegate simulazioni scientifiche al computer. "
Chow utilizzava unità di elaborazione grafica (GPU), tecnologia tradizionalmente utilizzata per creare elementi visivi realistici nei videogiochi, per creare simulazioni su larga scala di "flussi di fluidi violenti". Ciò include simulazioni di onde forti che si infrangono sulle turbine eoliche offshore per prevedere il potenziale danno a le turbine.
La GPU è recentemente emersa come un ottimo strumento per accelerare le simulazioni scientifiche. Può eseguire alcune applicazioni più di 100 volte più velocemente rispetto ai computer convenzionali.
Simulazioni al computer complesse e accurate vengono tradizionalmente eseguite su un "supercomputer".
Invece di avere una singola unità di calcolo, come un computer standard, una GPU ne ha migliaia. Ciò è necessario perché simulazioni di grandi dimensioni, come questa, hanno miliardi di calcoli e milioni di punti dati.
Mentre i supercomputer sono stati dimostrati efficaci, sono estremamente costosi, usano molta energia e sono disponibili solo per selezionare scienziati e ricercatori.
Le GPU sono molto più economiche, efficienti dal punto di vista energetico e inferiori ai tradizionali supercomputer necessari per eseguire queste complesse simulazioni al computer. I supercomputer possono richiedere un'intera stanza o una struttura per adattarli, ma le GPU sono a volte abbastanza piccole da stare all'interno di un laptop.
"L'uso di questo tipo di tecnologia riduce i costi di complesse simulazioni scientifiche da centinaia di migliaia di sterline a solo un paio di migliaia", ha affermato Chow in una nota.
"Un vantaggio è che la maggior parte dei ricercatori e delle piccole società di ingegneria sono in grado di permettersi un laptop o un computer relativamente potente con una GPU di qualità in modo da rendere questo tipo di simulazione e ricerca ancora più accessibile."
Per simulare flussi di fluidi complessi e violenti, Chow ha sviluppato un software informatico per il metodo di simulazione scientifica "Idrodinamica delle particelle levigate incomprimibili" (ISPH).
I metodi di simulazione tradizionali nell'ambito della fluidodinamica computazionale (CFD) utilizzano tutti una mesh / griglia per rappresentare l'area di simulazione.
"Questi sono in genere molto buoni per una vasta gamma di applicazioni", ha affermato Chow.
"Ma quando si tratta di flussi fluidi di superficie libera violenti, in cui l'acqua presenta grandi deformazioni e può frammentarsi, questi metodi tradizionali basati su mesh CFD non sono in grado di gestirli troppo bene."
ISPH "non utilizza una rete ed è più adatto per simulare le caratteristiche dei flussi di fluidi violenti", ha spiegato Chow.
Il nuovo codice sviluppato da Chow può calcolare milioni di punti dati su un unico dispositivo per le applicazioni di ingegneria 3D.
Il metodo di Chow servirà da grande strumento, poiché aumenta la necessità di energia rinnovabile.
"La quantità di energia prodotta dagli ambienti offshore sta aumentando mentre il mondo cerca di raggiungere gli obiettivi energetici del mondo, ma l'ambiente oceanico può essere molto violento e duro, quindi progettare in modo efficiente strutture per questi ambienti è un compito difficile", ha detto Chow in un dichiarazione.
“L'uso di esperimenti fisici può essere estremamente poco pratico e non rappresentativo del problema. Queste simulazioni consentono a ingegneri e ricercatori di prendere decisioni importanti sulla progettazione di una struttura senza dover investire in visite in loco ed esperimenti costosi ".
