- 20,407
- 46
- 8 Ноя 2022
Объединение пространства и времени в симуляциях помогает решать задачи, которые раньше считались неразрешимыми.
Исследователи из университета Райса и университета Васэда представили новые методы вычислительной гидродинамики, которые заметно повышают точность моделирования сложных реальных процессов. Работа под руководством Тайфуна Тездуяра, Джеймса Ф. Барбура и Кэндзи Такидзавы описана в их новой книге Space-Time Computational Flow Analysis.
Тездуяр предложил подход пространственно-временного анализа течений ещё в 1990 году как способ точнее описывать поведение жидкости. С 1998 года основная часть разработок ведётся в университете Райса, а в 2007-м к проекту присоединился Такидзава, расширив международное сотрудничество. В этой концепции пространство и время рассматриваются вместе, а не раздельно, как это часто делается в классических схемах.
По словам Тездуяра, немногие группы в мире способны решать столь широкий круг задач с такой точностью. Он подчёркивает, что команда берётся за случаи, которые раньше считались практически неразрешимыми, и добивается высокой степени совпадения модели с реальным процессом: «В реальной жизни картина течения зависит не только от места, но и от конкретного момента времени. Нельзя обделить вниманием одну из этих составляющих и ожидать лучшего результата».
Разработанная методика уже применялась в разных отраслях — от медицины до аэрокосмической техники и энергетики. NASA использовало этот подход при проектировании посадочных парашютов для корабля Orion, чтобы обеспечить надёжное раскрытие при входе в атмосферу. В медицине моделирование кровотока через сердечные клапаны помогает хирургам точнее планировать лечение. Автопроизводители применяют модели для анализа аэродинамики и охлаждения шин, повышая безопасность и ресурс изделия. В возобновляемой энергетике метод используют для оценки турбулентных следов от ветротурбин и оптимального размещения ветропарков с учётом рисков для авиации, дронов и дикой природы.
Одно из ключевых преимуществ подхода — возможность «уплотнять» вычислительную сетку именно там, где это критично: в зоне контакта шины с дорогой или в момент смыкания створок клапана. В отличие от традиционных схем, где из-за разрежения точек теряется точность, пространственно-временные модели Тездуяра и Такидзавы удерживают высокую детализацию по всему полю течения и на протяжении всего процесса.
Авторы подчёркивают, что сложная геометрия реальных объектов почти неизбежно рождает столь же сложные, меняющиеся во времени и пространстве картины течений. Чтобы получить наилучший результат, численные методы должны одинаково тщательно описывать и структуру потока в пространстве, и его эволюцию во времени. Именно это и обеспечивает их пространственно-временной анализ — инструмент, который вырос из математических уравнений, но решает вполне прикладные задачи от промышленности до здравоохранения.
Исследователи из университета Райса и университета Васэда представили новые методы вычислительной гидродинамики, которые заметно повышают точность моделирования сложных реальных процессов. Работа под руководством Тайфуна Тездуяра, Джеймса Ф. Барбура и Кэндзи Такидзавы описана в их новой книге Space-Time Computational Flow Analysis.
Тездуяр предложил подход пространственно-временного анализа течений ещё в 1990 году как способ точнее описывать поведение жидкости. С 1998 года основная часть разработок ведётся в университете Райса, а в 2007-м к проекту присоединился Такидзава, расширив международное сотрудничество. В этой концепции пространство и время рассматриваются вместе, а не раздельно, как это часто делается в классических схемах.
По словам Тездуяра, немногие группы в мире способны решать столь широкий круг задач с такой точностью. Он подчёркивает, что команда берётся за случаи, которые раньше считались практически неразрешимыми, и добивается высокой степени совпадения модели с реальным процессом: «В реальной жизни картина течения зависит не только от места, но и от конкретного момента времени. Нельзя обделить вниманием одну из этих составляющих и ожидать лучшего результата».
Разработанная методика уже применялась в разных отраслях — от медицины до аэрокосмической техники и энергетики. NASA использовало этот подход при проектировании посадочных парашютов для корабля Orion, чтобы обеспечить надёжное раскрытие при входе в атмосферу. В медицине моделирование кровотока через сердечные клапаны помогает хирургам точнее планировать лечение. Автопроизводители применяют модели для анализа аэродинамики и охлаждения шин, повышая безопасность и ресурс изделия. В возобновляемой энергетике метод используют для оценки турбулентных следов от ветротурбин и оптимального размещения ветропарков с учётом рисков для авиации, дронов и дикой природы.
Одно из ключевых преимуществ подхода — возможность «уплотнять» вычислительную сетку именно там, где это критично: в зоне контакта шины с дорогой или в момент смыкания створок клапана. В отличие от традиционных схем, где из-за разрежения точек теряется точность, пространственно-временные модели Тездуяра и Такидзавы удерживают высокую детализацию по всему полю течения и на протяжении всего процесса.
Авторы подчёркивают, что сложная геометрия реальных объектов почти неизбежно рождает столь же сложные, меняющиеся во времени и пространстве картины течений. Чтобы получить наилучший результат, численные методы должны одинаково тщательно описывать и структуру потока в пространстве, и его эволюцию во времени. Именно это и обеспечивает их пространственно-временной анализ — инструмент, который вырос из математических уравнений, но решает вполне прикладные задачи от промышленности до здравоохранения.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
