Frontier, dünyanın en büyük türbülans simülasyonunu gerçekleştirdi

ABD’li araştırmacılar, eksa ölçekli süper bilgisayar Frontier’ı kullanarak 35 trilyon ızgara noktasında akışkan kaosunu haritalandırdı. Havacılıktan denizciliğe, enerji verimliliğinden iklim modellemesine kadar geniş bir endüstriyel yelpazeyi etkileyecek olan bu çalışma, en kapsamlı simülasyonu olarak kayıtlara geçti.

Georgia Tech havacılık mühendisliği uzmanları, dünyanın en güçlü hesaplama kapasitelerinden birine sahip olan Frontier süper bilgisayarı ile fizik dünyasının en karmaşık problemlerinden biri olan ‘türbülans’ üzerinde tarihi bir başarıya imza attı. 35 trilyon ızgara noktası kullanılarak gerçekleştirilen 3 boyutlu simülasyon, jet motorlarının içindeki yüksek basınçlı ortamlardan küresel okyanus akıntılarına kadar pek çok disipline yeni bir bakış açısı sunuyor.

LABORATUVAR DENEYLERİ İLE DİJİTAL DÜNYA BULUŞTU

Türbülansın en küçük ölçeklerdeki ‘evrensel’ kalıplarını çözmeyi hedefleyen proje lideri Profesör P. K. Yeung, Frontier’ın sunduğu eksa ölçekli gücün önemine dikkat çekti. Araştırma kapsamında ulaşılan 2.500 Reynolds sayısı, bilgisayar modellerini ilk kez gerçek dünyadaki fiziksel laboratuvar deneyleriyle doğrudan kıyaslanabilir bir doğruluk seviyesine taşıdı. Profesör Yeung, "Bu çalışma, akışkanlar mekaniğinin kritik rol oynadığı tüm disiplinlerde bilgisayar modellemesi ve pratik uygulamalar için sayısız sonuç doğuracaktır" açıklamasında bulundu.

‘AŞIRI OLAYLAR’ VE RİSK YÖNETİMİ

Çalışmanın temel odak noktalarından birini, klasik teorilerin tahmin etmekte zorlandığı ‘aşırı olaylar’ oluşturuyor. Kategori 5 kasırgalar, motor sönmeleri ve yoğun hava kirliliği gibi yüksek etkili olaylardan sorumlu olan bu nadir ve yerel dalgalanmalar, simülasyon sayesinde istatistiksel modellerle mercek altına alındı. Bu verilerle, deterministik yakılşımların yerine karmaşık olayların olasılık dağılımlarını hesaplayan daha hassas tahmin modellerinin geliştirilmesi hedefleniyor.

ENDÜSTRİYEL VERİMLİLİKTE YENİ DÖNEM

Simülasyonun sunduğu istatistiksel düzeltmeler, endüstriyel tasarım süreçlerinde devrim yaratma potansiyeli taşıyor:

• Havacılık: Daha verimli kanat profilleri ve yakıt tasarrufu sağlayan jet motoru tasarımları.
• Otomotiv: Aerodinamik direnci minimize edilmiş yeni nesil araç gövdeleri.
• Hava tahmini: Şiddetli fırtınaların ve kaotik atmosfer olaylarının daha yüksek doğrulukla önceden tespiti.

İLERİ HESAPLAMA TEKNİKLERİYLE MALİYET YÖNETİMİ

Ekip, Frontier’ın verimliliğini maksimize etmek için ‘çok çözünürlüklü bağımsız simülasyon’ protokolünü kullandı. Bu teknik, tam ölçekli bir simülasyonun sürdürülemez hesaplama maliyetlerine girmeden, türbülansın en ince ayrıntılarını yakalamayı mümkün kıldı. Georgia Tech araştırmacıları, elde edilen sonuçların temel türbülans teorilerindeki kusurları gidermek ve mühendislik uygulamalarında güvenilirliği artırmak için kullanılacağını belirtiyor.