Desde el agua que sale del grifo hasta las reacciones químicas en los motores a reacción que impulsan los aviones, las turbulencias afectan nuestra vida cotidiana.Los investigadores de Georgia Tech están estudiando la compleja física de la turbulencia en entornos simplificados que podrían ayudarnos a comprender mejor la naturaleza y la ingeniería.

En su forma más básica,turbulenciacomprende fluctuaciones desordenadas en una amplia gama de escalas tanto en el tiempo como en el espacio tridimensional.Estas complejidades significan que muchos aspectos fundamentales aún no se comprenden.Las computadoras pueden ayudar a desentrañar el misterio, pero directamentesimulaciones numéricasbasados ​​en leyes físicas exactas siempre han consumido muchos recursos.Sus desafíos son mayores cuando se investigan fluctuaciones raras y muy grandes.

Ahora, Frontier, la primera computadora exaescala (y aún más rápida) del mundo, capaz de realizar quintillones de operaciones por segundo, está ayudando a los investigadores a comprender mejor la turbulencia.

"La turbulencia es muy compleja, las teorías están incompletas y las mediciones de laboratorio son arduas", dijo P.K.Yeung, profesor de la Escuela de Ingeniería Aeroespacial Daniel Guggenheim con un nombramiento conjunto de cortesía en la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff.

"Se espera que una resolución líder en el mundo de más de 5 billones de puntos de cuadrícula en Frontier conduzca a nuevos descubrimientos, lo que a su vez puede facilitar avances en la modelización donde tanto las suposiciones como las predicciones puedan probarse numéricamente".

Yeung y su equipo accedieron a Frontier, ubicado en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, cuando se conectó por primera vez y también recibieron grandes asignaciones de tiempo en la máquina del programa INCITE, administrado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU.El poder de Frontier reside principalmente en potentes unidades de procesamiento gráfico (GPU), que calculan rápidamente.

El grupo de Yeung publicó un artículo en una revista que describe un algoritmo de gran éxito diseñado específicamente para aprovechar al máximo las características de Frontier para hacer factibles y eficientes las simulaciones con una resolución extremadamente alta.La investigación espublicadoen el diarioComunicaciones de física informática."En muchos campos científicos, la gente pensaba que cálculos de esta magnitud no eran posibles, pero ahora estamos ahí, quizás antes de lo previsto", dijo Yeung.

"Nuestro trabajo en simulaciones de turbulencia también demuestra varios principios de programación avanzada de GPU de interés en otros campos, especialmente aquellos donde los llamados métodos pseudoespectrales son importantes. Se espera que los impactos científicos de nuestras simulaciones a escala extrema se mejoren aún más con los datos públicos.

-compartir en asociación con el proyecto de base de datos de turbulencias de Johns Hopkins, apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias".

Más información:PAQUETE.Yeung et al, Simulaciones de turbulencia a escala extrema habilitadas por GPU: algoritmos pseudoespectrales de Fourier en exaescala utilizando descarga de OpenMP,Comunicaciones de física informática(2024).DOI: 10.1016/j.cpc.2024.109364