Астрофизические алгоритмы применили для моделирования земной аэродинамики

Исследователи Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта адаптировали сложнейший астрофизический инструмент для решения земных инженерных задач. За основу взят передовой метод подвижных сеток Вороного, разработанный международной группой под руководством Фолькера Шпрингеля и применяемый для моделирования эволюции галактик.

Астрофизические алгоритмы применили для моделирования земной аэродинамики

Прямое заимствование космических алгоритмов оказалось невозможным из-за специфики наземной аэродинамики. Для работы с прикладными задачами коллектив лаборатории астрофизики БФУ создал собственный модуль симуляции открытых границ, сквозь которые в расчетную область проникают потоки газа. Кроме того, был разработан алгоритм учета твердых поверхностей посредством так называемых генераторов фантомных ячеек – особых элементов сетки, имитирующих отражение потока от твердой границы.

Алексей Байгашов, руководитель астрономического сообщества БФУ им. И. Канта, рассказал, что адаптация метода к принципиально иным условиям потребовала решить массу проблем. Например, генераторы фантомных ячеек отказывали при резких скачках плотности. Ученые переработали их алгоритм, подобрали параметры позиционирования и даже поместили отражающие ячейки в два слоя ради точности. Сложности вызвала и генерация самой сетки на границах моделируемого пространства.

В качестве полигона для испытаний ученые выбрали трехлопастный вертикальный ветрогенератор, прототип которого ранее напечатали на 3D-принтере. Ключевым тестом стало численное моделирование взаимодействия вращающихся лопастей с мощной ударной волной.

Результаты представлены в виде визуализации: на равномерно вращающийся ротор слева направо набегает фронт высокого давления, формируя уплотнения у кромок. На видео отображены границы ячеек расчетной сетки – они динамически движутся за лопастями, корректно отражают волну и деформируются вслед за турбулентными следами. Все трансформации после запуска происходят автоматически, что обеспечивает стабильность расчета в экстремальных условиях.

В перспективе система позволит физически точно моделировать взаимное влияние подвижных объектов и среды. Разработка найдет применение в проектировании ветропарков с учетом рельефа, расчете аэродинамики летательных аппаратов, а также во внутренней динамике сложных турбин и насосов. Сейчас группа проводит финальную верификацию метода на эталонных задачах для публикации в ведущем научном издании.

Читайте также

Ученые МФТИ создали нейросеть по принципу мозжечка

Ученые МФТИ создали нейросеть по принципу мозжечка

Физики создали почти идентичные фотоны для будущих квантовых сетей

Физики создали почти идентичные фотоны для будущих квантовых сетей

В Китае создали установку, которая производит водород и пресную воду из морской воды

В Китае создали установку, которая производит водород и пресную воду из морской воды

В Сингапуре человекоподобные роботы начнут работать вместе с полицией к 2028 году

В Сингапуре человекоподобные роботы начнут работать вместе с полицией к 2028 году

Ростех представил робота DOKA RC5 для 3D-биопечати кожи

Ростех представил робота DOKA RC5 для 3D-биопечати кожи

ИИ впервые успешно прошел видео-тест Тьюринга в формате живого диалога

ИИ впервые успешно прошел видео-тест Тьюринга в формате живого диалога

Камера «Аквабласт» очищает детали без повреждения металла и резины

Камера «Аквабласт» очищает детали без повреждения металла и резины

Новый метод извлекает до 98% платины из старых автомобильных катализаторов

Новый метод извлекает до 98% платины из старых автомобильных катализаторов

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Звезда в трехстах световых годах неспешно поглощает коричневого карлика

Звезда в трехстах световых годах неспешно поглощает коричневого карлика

Астрономы впервые нашли планету, «восставшую из пепла» погибшей звезды

Астрономы впервые нашли планету, «восставшую из пепла» погибшей звезды

Лед на северном полюсе Марса оказался намного чище, чем считали ученые

Лед на северном полюсе Марса оказался намного чище, чем считали ученые

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке

Смоделирован квантовый механизм передачи информации в клетке