пресс-центр

Нестандартный подход: лауреат премии Гордона Белла стремится снизить выбросы загрязняющих веществ от воздушных судов

NVIDIA Blog NVIDIA Blog
NVIDIA Blog https://blogs.nvidia.com/blog/2016/11/09/gordon-bell-prize-finalist-aims-to-cut-aircraft-emissions/

 

Нестандартный подход: лауреат премии Гордона Белла стремится снизить выбросы загрязняющих веществ от воздушных судов

Число авиарейсов по всему миру стремительно растет. И Питер Винсент (Peter Vincent) хочет предотвратить рост уровня выбросов от воздушных судов.

Винсент и его коллеги из Имперского колледжа Лондона работают над тем, чтобы упростить производителям процесс проектирования и тестирования более экологически безопасных самолетов.

“Проблему признали по обе стороны Атлантики, и для ее решения срочно требуются новые технологии", - рассказал Винсент, преподаватель и член Исследовательского совета инженерных и физических наук при кафедре авиации в колледже.

Более легкие самолеты выбрасывают меньше парниковых газов, и многие инженеры сосредоточились в работе над снижением веса реактивных двигателей. Исследователи создали открытое программное обеспечение, которое позволяет инженерам-конструкторам использовать суперкомпьютеры с ускорением на GPU для более эффективного и точного моделирования работы новых двигателей.

Уровень выборосов может утроиться

Эта работа принесла Винсенту и его команде место среди шести лауреатов Премии Гордона Белла от Ассоциации вычислительной техники, которую считают Нобелевской премией в области супервычислений. Премия вручается ежегодно на конференции по суперкомпьютерным технологиям за выдающиеся научные достижения, сделанные на самых больших и мощных суперсистемах.

Следующий лауреат премии Гордона Белла получит награду на конференции SC16, которая пройдет с 13 по 18 ноября в Солт-Лейк-Сити. 16 ноября Винсент выступит на конференции и представит свой доклад на тему "зеленой" авиации.

По мнению Винсента, авиационная промышленность, по мере своего роста, должна создавать все более экологичные воздушные суда. "Вопрос не только в том, сколько загрязняющих веществ выбрасывается в атмосферу в настоящий момент, - сказал он. - Все дело в долгосрочной перспективе".

По прогнозам, в 2035 году число авиапассажиров составит 7,2 миллиарда человек, что в два раза превышает показатели этого года. А воздушное движение, включая пассажирские и транспортные перевозки, за этот же самый период увеличится более чем на 85 процентов.

 

GPU-ускоренное моделирование воздушных потоков по пяти лопастям турбины низкого давления в двигателе самолета.

GPU-ускоренное моделирование воздушных потоков по пяти лопастям турбины низкого давления в двигателе самолета.

Но, по мнению Международного совета по климатическим изменениям в ООН, если все так и будет продолжаться, то к 2035 году уровень выбросов в атмосферу может утроиться. Научно доказано, что парниковые газы от воздушных судов оказывают больше влияния на атмосферу, так как выбрасываются на большой высоте.

Более легкие самолеты набирают популярность

Новое программное обеспечение под названием PyFR основано на языке программирования Python. Это гибкое кроссплатформенное приложение, которое позволяет применять компактное кодирование Python для высокопроизводительных вычислений.

Чтобы продемонстрировать, как PyFR может помочь в разработке легковесных экологичных авиадвигателей, исследователи запустили GPU-ускоренное моделирование воздушных потоков, создаваемых турбиной низкого давления, которая является частью двигателя самолета.

Для этого они использовали библиотеку cuBLAS и два из самых мощных в мире суперкомпьютеров: Titan из Национальной лаборатории Оук-Ридж и Piz Daint из Швейцарского национального вычислительного центра. Оба суперкомпьютера оснащены ускорителями Tesla K20X: более 18 000 на борту Titan и более 5000 - в составе Piz Daint.

 

Скоро нас ожидают более экологичные самолеты

Турбина низкого давления и ее лопасти используют энергию выхлопных газов, чтобы приводить в действие компрессор, вентилятор и другие части двигателя.

Современные турбины проектируются с минимальным числом лопастей, однако это может вести к нестабильному воздушному потоку, снижая эффективность двигателя. Моделирование в высоком разрешении позволяет инженерам авиадвигателей оценить мельчайшие детали, которые могут помочь решить подобные проблемы.

"Если мы точно смоделируем воздушный поток, то сможем получить все данные, необходимые для оптимизации конструкции турбинных лопастей, - объяснил Винсент.

Следующим шагом команда планирует внедрение своего решения в промышленность.

"Так как авиационная промышленность растет и объединяет все больше людей по всему миру, появление более экологичных воздушных судов является крайне важным", - заявил Винсент.