Также она будет полезна при пожаротушении
Исследователи Томского политеха создали гибридную математическую модель процесса турбулентного тепломассопереноса. Она в четыре раза быстрее традиционных и необходима для анализа сложных течений в открытых и замкнутых системах.
Разработка физиков ТПУ может стать основой для создания энергосберегающих систем отопления, умных систем климат-контроля помещений и систем мониторинга при прогнозировании распространения опасных веществ при ЧС. Об этом сообщает пресс-служба вуза.
«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», — сообщает старший научный сотрудник Исследовательской школы ТПУ Александр Ни.
Новая модель позволит анализировать турбулентные термогравитационные течения и рассчитывать характеристики потока с помощью конечного-разностного решения макроскопического уравнения энергии.
«Традиционные методы вычислительной гидродинамики предполагают использование уравнений Навье-Стокса для расчета вектора скорости. Несмотря на универсальность такого подхода, он имеет существенные проблемы с вычислительной производительностью при решении задач турбулентного тепломассопереноса методом прямого численного моделирования.
Альтернативный метод — классический метод Больцмана с тепловой моделью пассивного скаляра. Но и он несовершенен из-за трудностей с устойчивостью алгоритма при высоких числах Рейнольдса\Рэлея, который соответствует турбулентному режиму течения. Мы предложили гибридную модель с модифицированной схемой сопряжения пространственных масштабов», — прокомментировал старший научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета Александр Ни.
Также ученые планируют усложнить алгоритм, добавив трехмерную постановку задач, учет лучистого и сопряженного теплообмена, что позволит на практике применить новую модель в панельно-лучистом отоплении/охлаждении жилых и административных помещений, мониторинг микроклимата в больничных палатах и операционных. Кроме того, ученые хотят внедрить в модель нейросети. Это позволит получить быстрые и точные решения в вопросах пожарной безопасности и распространения токсичных веществ.
Вам также будет интересно прочесть: