从水龙头流出的水到推动飞机的喷气发动机中的化学反应，湍流影响着我们的日常生活。佐治亚理工学院的研究人员正在简化环境中研究湍流的复杂物理学，这可以帮助我们更好地理解自然和工程。

最基本的是，湍流包括时间和三维空间中大范围尺度的无序波动。这些复杂性意味着许多基本方面仍未被理解。计算机可以帮助解开这个谜团，但直接数值模拟基于精确物理定律的研究一直非常耗费资源。当调查罕见的、非常大的波动时，他们面临的挑战是最大的。

现在，Frontier 是世界上第一台且仍然是最快的百亿亿级计算机，每秒能够进行数十亿次运算，正在帮助研究人员更好地了解湍流。

“湍流非常复杂，理论不完整，实验室测量也很艰巨，”P.K.杨是丹尼尔·古根海姆航空航天工程学院的教授，并受邀在乔治·W·伍德拉夫机械工程学院联合任命。

“Frontier 上超过 5 万亿个网格点的世界领先分辨率预计将带来新的发现，这反过来又可以促进建模方面的进步，其中假设和预测都可以通过数值检验。”

当位于橡树岭国家实验室的 Frontier 首次上线时，Yeung 和他的团队就访问了它，并且还从美国能源部科学办公室运营的 INCITE 项目中获得了大量的使用时间。Frontier 的强大功能主要在于强大的图形处理单元 (GPU)，其计算速度很快。

Yeung 的团队发表了一篇期刊文章，描述了一种非常成功的算法，该算法专门设计用于最大限度地利用 Frontier 的功能，使极高分辨率的模拟变得可行且高效。该研究是发表在日记中计算机物理通信。杨说：“在许多科学领域，人们认为这种规模的计算是不可能的，但现在我们做到了，也许比预期更早。”

“我们在湍流模拟方面的工作还展示了其他领域感兴趣的高级 GPU 编程的几个原理，特别是那些所谓的伪谱方法很重要的领域。公共数据预计将进一步增强我们极端规模模拟的科学影响

-与美国国家科学基金会支持的约翰霍普金斯大学湍流数据库项目合作共享。”

更多信息：PKYeung 等人，支持 GPU 的极端规模湍流模拟：使用 OpenMP 卸载的百亿亿次傅里叶伪谱算法，计算机物理通信（2024）。DOI：10.1016/j.cpc.2024.109364