ТОМСК, 28 марта. /ТАСС/. Математическую модель движения воздушных потоков и теплообмена в открытых и закрытых системах разработали ученые Томского политехнического университета (ТПУ). Подход может лечь в основу проектирования энергосберегающих систем отопления, умных систем климат-контроля помещений и систем мониторинга при прогнозировании распространения опасных веществ при чрезвычайных ситуациях, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.

       В пресс-службе пояснили, что в природе и технике перенос теплоты и массы чаще всего осуществляется турбулентными потоками. При этом, несмотря на огромный прогресс в области численного моделирования термогидродинамических процессов, относительно точное прогнозирование закономерностей турбулентного тепломассопереноса до сих пор является большим вызовом.

       "Ученые Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ разработали новую гибридную высокопроизводительную математическую модель, которая позволит анализировать турбулентные термогравитационные течения", - сказано в сообщении.

       Модель ученых пригодна для высокопроизводительных параллельных вычислений на графических ускорителях (GPU), удобнее в использовании и имеет улучшенную вычислительную производительность, поскольку в ней отсутствует необходимость решать стационарное уравнение неразрывности на каждом шаге по времени. Кроме того, разработанный гибридный подход более устойчив и потребляет меньше оперативной памяти.

       "Мы апробировали наш подход, решая эталонные задачи турбулентной естественной конвекции в замкнутых пространствах и сравнивая результаты численного моделирования с известными экспериментальными данными. Результаты вычислительных экспериментов показали, что наш гибридный алгоритм сходится более чем в четыре раза быстрее по сравнению с традиционными численными методами механики сплошных сред. Это открывает новые перспективы в проектировании энергосберегающих систем отопления и контроля микроклимата помещений в режиме реального времени", - сказал старший научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Александр Ни.

       Ученые планируют усложнить алгоритм путем трехмерной постановки задач, учета лучистого и сопряженного теплообмена для максимального приближения вычислительной модели к реальным инженерным приложениям, таким как панельно-лучистое отопление/охлаждение жилых и административных помещений, мониторинг микроклимата в больничных палатах и операционных в режиме реального времени. А также внедрить в гибридную модель нейросети для получения сверхбыстрых и относительно точных решений в задачах пожаровзрывобезопасности и распространения токсичных веществ.