Исследователи из Технического университета Дармштадта получили доступ к первому европейскому суперкомпьютеру экзафлопсного класса JUPITER, который в настоящее время вводится в эксплуатацию в Исследовательском центре Юлиха. Эта возможность открывает новые горизонты в изучении безопасного, эффективного и чистого сжигания зеленого водорода в газовых турбинах будущего, что является ключевым вопросом энергетического перехода.
Исследовательская группа под руководством доктора-инженера Хендрика Николаи и профессора Кристиана Хассе с кафедры моделирования реакционных потоков (STFS) стала одной из немногих в Германии, отобранных для работы на JUPITER со своим проектом HyCoMES (Data-Driven Hydrogen Combustion Modeling using Exascale Simulations). Проект сосредоточен на использовании водорода в будущих газовых электростанциях и авиационных двигателях.
Вычислительные мощности JUPITER, впервые доступные в Европе в так называемом экзафлопсном диапазоне, позволяют проводить прямое численное моделирование, полностью разрешающее сложнейшую динамику турбулентных водородных пламен в пространстве и времени в реалистичных условиях газовой турбины. Приставка «экза» означает 10 в 18-й степени, то есть единицу с 18 нулями, что соответствует одному квинтиллиону операций с плавающей запятой, таких как сложение или вычитание, в секунду.
Профессор, доктор-инженер Кристиан Хассе с кафедры моделирования реакционных потоков выражает гордость тем, что их проект был выбран международной группой экспертов в качестве флагманского приложения на первом европейском экзафлопсном компьютере. Он отмечает, что за последние несколько лет была проведена интенсивная работа с ETH Zurich и Исследовательским центром Юлиха для эффективного использования нового поколения суперкомпьютеров на базе графических процессоров. Впервые, по его словам, становится возможным моделировать турбулентные водородные пламена в реалистичных условиях – то есть при высоких давлениях, температурах и больших числах Рейнольдса и Карловича. Это позволяет напрямую сочетать фундаментальные научные вопросы с практическими задачами. Профессор Хассе выражает особую надежду на то, что их фундаментальные исследования в сочетании с методами искусственного интеллекта найдут применение в пилотных проектах с промышленностью, например, при разработке инновационных водородных газовых турбин.
Профессор, доктор-инженер Герберт Де Герсем, представитель профильной темы «Вычислительная инженерия» (Computational Engineering), подчеркивает, что в рамках этой темы исследуются методы компьютерного моделирования для оптимизации будущих технических систем. По его мнению, проект HyCoMES впечатляюще демонстрирует, как суперкомпьютинг позволяет глубже понять физические явления, без чего были бы невозможны такие остро необходимые будущие технологии, как водородные газовые турбины для самолетов. Подобные проекты, как он считает, обладают огромной привлекательностью, в том числе для студентов, проявляющих большой интерес к участию в формировании технологического прогресса.
Профессор, доктор Феликс Вольф, представитель NHR4CES – Национального центра высокопроизводительных вычислений для вычислительной инженерии, где Технический университет Дармштадта и Рейнско-Вестфальский технический университет Ахена объединяют свой опыт в разработке программного обеспечения и использовании высокопроизводительных компьютеров, заявляет о гордости тем, что исследователи из их лаборатории моделирования и анализа данных преобразования энергии будут одними из первых, кто будет производить вычисления на JUPITER. Он выражает намерение использовать полученный опыт для дальнейшего расширения аппаратной и программной среды на их системах и для поддержки пользователей.