수도꼭지에서 나오는 물부터 비행기를 추진하는 제트 엔진의 화학 반응에 이르기까지 난기류는 우리의 일상 생활에 영향을 미칩니다.Georgia Tech의 연구원들은 자연과 공학을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있는 단순화된 환경에서 난류의 복잡한 물리학을 연구하고 있습니다.

가장 기본적으로,난류시간과 3차원 공간 모두에서 광범위한 규모에 걸친 무질서한 변동으로 구성됩니다.이러한 복잡성은 많은 근본적인 측면이 아직 이해되지 않았음을 의미합니다.컴퓨터는 미스터리를 푸는 데 도움이 될 수 있지만 직접적으로는수치 시뮬레이션정확한 물리법칙을 기반으로 하는 작업은 항상 자원 집약적이었습니다.드물고 매우 큰 변동을 조사할 때 그들의 어려움은 가장 큽니다.

이제 초당 100경 연산을 수행할 수 있는 세계 최초이자 여전히 가장 빠른 엑사급 컴퓨터인 Frontier는 연구자들이 난기류를 더 잘 이해하는 데 도움을 주고 있습니다.

"난류는 매우 복잡하고 이론은 불완전하며 실험실 측정은 어렵습니다."라고 P.K는 말했습니다.Yeung, Daniel Guggenheim School of Aerospace Engineering 교수, George W. Woodruff School of Mechanical Engineering에 특별 공동 임명.

"Frontier의 5조 개 이상의 그리드 포인트에 대한 세계 최고의 해상도는 새로운 발견으로 이어질 것으로 예상되며, 이는 가정과 예측을 모두 수치적으로 테스트할 수 있는 모델링의 발전을 촉진할 수 있습니다."

Yeung과 그의 팀은 처음 온라인에 접속했을 때 Oak Ridge 국립 연구소에 위치한 Frontier에 액세스했으며 미국 에너지부 과학국에서 운영하는 INCITE 프로그램으로부터 기계에 대한 많은 시간 할당을 받았습니다.Frontier의 힘은 주로 빠르게 계산하는 강력한 그래픽 처리 장치(GPU)에 있습니다.

Yeung의 그룹은 매우 높은 해상도의 시뮬레이션을 실현 가능하고 효율적으로 만들기 위해 Frontier의 기능을 최대한 활용하도록 특별히 설계된 매우 성공적인 알고리즘을 설명하는 저널 기사를 발표했습니다.연구는출판됨일지에컴퓨터 물리학 커뮤니케이션.Yeung은 "많은 과학 분야에서 사람들은 이 정도 규모의 계산이 불가능하다고 생각했지만 이제 우리는 아마도 예상보다 일찍 거기에 도달했습니다"라고 말했습니다.

"난류 시뮬레이션에 대한 우리의 작업은 또한 다른 분야, 특히 소위 의사 스펙트럼 방법이 중요한 분야에서 관심을 끄는 고급 GPU 프로그래밍의 여러 원리를 보여줍니다. 우리의 극한 규모 시뮬레이션의 과학적 영향은 공개 데이터에 의해 더욱 향상될 것으로 예상됩니다.

- 국립과학재단(National Science Foundation)이 지원하는 Johns Hopkins Turbulence Database 프로젝트와 협력하여 공유합니다."

추가 정보:P.K.Yeung 외, GPU 지원 극한 규모의 난류 시뮬레이션: OpenMP 오프로딩을 사용한 엑사스케일의 푸리에 의사 스펙트럼 알고리즘,컴퓨터 물리학 커뮤니케이션(2024).DOI: 10.1016/j.cpc.2024.109364