Исследования аэродинамических особенностей кузовов автомобилей и сил, которыми воздействуют на него потоки воздуха, играет огромную роль в увеличении топливной эффективности и безопасности движения. До последнего времени аэродинамические испытания автомобилей производились только в аэродинамических трубах, специализированных установках, способных создать воздушный поток любой скорости и позволяющих инженерам произвести соответствующие измерения. Но возможности современных суперкомпьютеров уже позволяют реализовать кардинально другой подход в области аэродинамики автомобилей, при этом, точность результатов, получаемых от расчета соответствующих математических моделей, может превышать на порядки точность результатов, получаемых в аэродинамической трубе.
Исследователи из университета Хоккайдо (Hokkaido University) и института RIKEN AICS разработали новую математическую модель, которую по праву можно считать самой совершенной аэродинамической моделью на сегодняшний день. Следует отметить, что практически все модели, используемые различными автомобилестроителями, используют цифровую сетку, размерами до 100 миллионов ячеек, "натянутую" на виртуальную поверхность кузова автомобиля. В отличие от этого, сетка новой модели насчитывает порядка 20 миллиардов ячеек, за счет чего разрешающая способность новой модели увеличивается в десятки и сотни раз.
Несмотря на такое увеличение масштаба математической модели мощностей суперкомпьютера К, который в свое время был лидером рейтинга Top-500, достаточно для того, чтобы рассчитать эту модель в среднем в сто раз быстрее, чем с подобной задачей справляются суперкомпьютеры среднего класса, рассчитывающие модели с меньшей разрешающей способностью. Кроме этого, высокая точность вычислений обеспечивает снижение погрешности вычислений с 5 до 2 процентов, что намного превосходит погрешность измерений, производимых в аэродинамической трубе.
"До последнего времени математическое моделирование рассматривалось лишь в качестве альтернативы реальным испытаниям в аэродинамической трубе. На основе достаточно примитивных моделей рассчитывались формы кузовов автомобилей, которые после этого все равно проходили через аэродинамическую трубу" - пишут исследователи в официальном заявлении, - "Но наша модель, совмещенная с мощностями суперкомпьютера K, позволяет досконально изучить аэродинамические особенности разработанного кузова автомобиля на самой первой стадии разработки, на стадии наличия чертежей, изготовленных при помощи CAD-программы".
"Испытания в аэродинамической трубе позволяют измерить аэродинамические характеристики кузова лишь при постоянном значении скорости ветра и в статичном положении испытуемого автомобиля. Однако, реальные автомобили подвергаются воздействиям боковых порывов ветра, сталкиваются с неравномерностью езды, определяемой стилем вождения человека, с дефектами дороги и с многими другими факторами" - пишут исследователи, - "И наша математическая модель может учитывать все вышеперечисленные и множество других факторов. Другими словами, на суперкомпьютере мы можем провести такие испытания, которые невозможно провести ни на полигоне, ни в аэродинамической трубе".
Разработка новой аэродинамической математической модели была проведена японскими исследователями по заказу консорциума, насчитывающего в своем составе 13 японских автомобилестроительных компаний, множество компаний, работающих в смежных областях, и четырех научно-исследовательских учреждений. После того, как работы по созданию модели будут завершены, она будет передана в распоряжение предприятий автомобильной промышленности, а разработчики примутся за адаптацию и модернизацию модели с целью возможности ее применения и в других областях.
"Дальнейшее совершенствование математической модели может коснуться испытаний на ударопрочность, двигателя, подвески и многих других аспектов автомобилестроения. Мы собираемся в будущем объединить все эти аспекты в рамках одной единственной системы моделирования, которая позволит проводить столь комплексные испытания, о которых мы даже и мечтать не могли раньше".
Первоисточник
Подпишись: