Математическую модель системы отопления нового поколения разработали ученые в Томске
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разработали новую математическую модель движения воздушных потоков и теплообмена в открытых и закрытых системах. Это открытие может использоваться в областях проектирования энергосберегающих систем отопления, умных систем климат-контроля помещений и систем мониторинга при прогнозировании распространения опасных веществ при чрезвычайных ситуациях. Об этом в беседе с ТАСС сообщает пресс-служба университета.
В природе и технике перенос тепла и массы чаще всего осуществляется турбулентными потоками. Точное предсказание закономерностей турбулентного тепломассопереноса долгое время оставалось проблематичным, но новая модель, разработанная исследователями из Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ, означает значительный шаг к ее решению.
«Ученые <…> ТПУ разработали новую гибридную высокопроизводительную математическую модель, которая позволит анализировать турбулентные термогравитационные течения», – отмечается в сообщении пресс-службы университета.
Эта модель предоставляет гораздо более удобные и высокопроизводительные вычисления, особенно при использовании на графических ускорителях (GPU). Она обладает улучшенной вычислительной производительностью, упрощает работу за счет отсутствия необходимости решать стационарное уравнение неразрывности на каждом шаге по времени и потребляет меньше оперативной памяти.
«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.
По информации ученых, следующая цель – усложнение алгоритма путем трехмерной постановки задач, учета лучистого и сопряженного теплообмена для максимального приближения вычислительной модели к реальным инженерным приложениям. Например, таким как панельно-лучистое отопление/охлаждение 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.