Un doctorado Un estudiante de la Universidad de Manchester ha desarrollado un nuevo método y software para usar la tecnología de juegos de computadora para simulaciones científicas y de ingeniería complejas.

Potentes tarjetas gráficas, también conocidas como unidades de procesamiento gráfico (GPU), se utilizan generalmente para crear jugabilidad ultrarrápida y efectos visuales realistas para consolas de juegos, Computadoras personales, y laptops. Pero recientemente, la GPU ha surgido como una tecnología para acelerar las simulaciones científicas, ejecutar algunas aplicaciones 100 veces más rápido que las computadoras convencionales.

Usando esta tecnología, Alex Chow, de la Escuela de Mecánica, Ingeniería aeroespacial y civil, ahora está creando simulaciones a gran escala de 'flujos de fluidos violentos' que incluyen poderosas olas del océano que chocan contra turbinas eólicas marinas para predecir sus fuerzas de impacto potenciales en las estructuras.

La creación de simulaciones por computadora complejas y precisas generalmente se realiza en una llamada "supercomputadora". En lugar de ser una máquina individual, una supercomputadora en realidad está formada por cientos de unidades centrales de procesamiento (CPU) conectadas con hasta miles de núcleos informáticos. Se necesitan computadoras tan poderosas porque estas grandes simulaciones tienen miles de millones de cálculos y millones de puntos de datos.

Este tipo de máquinas, aunque extremadamente potentes son muy caros, incluso con grupos pequeños que van desde cientos de miles de libras hasta millones de libras. También utilizan grandes cantidades de energía y solo son accesibles para un pequeño número de investigadores y científicos.

El beneficio de utilizar una unidad de procesamiento gráfico (GPU) es que son mucho más baratos y energéticamente eficientes en comparación con las supercomputadoras habituales necesarias para realizar simulaciones tan complejas. Algunas GPU son lo suficientemente compactas como para caber en una computadora portátil, mientras que las supercomputadoras pueden requerir una sala completa o una instalación dedicada.

Alex ha desarrollado un software de computadora a partir del código de fuente abierta "DualSPHysics" para el método de simulación científica "Hidrodinámica de partículas suavizadas incompresibles (ISPH)" para ejecutar en una GPU para simular complejos, flujos hidrodinámicos violentos (agua). El nuevo código es capaz de calcular millones de puntos de datos en un solo dispositivo para aplicaciones de ingeniería 3D reales. Un desafío clave que Alex ha tenido que superar en la investigación es el requisito de resolver sistemas matemáticos de millones de ecuaciones simultáneas que cambian constantemente a lo largo de una simulación.

Dice:"El uso de este tipo de tecnología reduce los costos de simulaciones científicas complejas de cientos de miles de libras a solo un par de miles. Una ventaja es que la mayoría de los investigadores y las pequeñas empresas de ingeniería pueden permitirse una computadora portátil o computadora relativamente potente con una GPU de calidad, por lo que hace que este tipo de simulación e investigación sea aún más accesible ".

El Reino Unido genera más electricidad a partir de la energía eólica marina que cualquier otro país del mundo, y alrededor del 5 por ciento de la energía eléctrica anual proviene del sector. Se espera que aumente al 10 por ciento para 2020 y está creciendo rápidamente a nivel mundial.

Hablando de su proyecto, Chow agregó:"La cantidad de energía producida en entornos marinos está aumentando a medida que el mundo intenta cumplir los objetivos energéticos del mundo, pero el entorno oceánico puede ser muy violento y severo, diseñar estructuras de manera tan eficiente para estos entornos es una tarea difícil. El uso de experimentos físicos puede ser extremadamente impráctico y no representativo del problema. Estas simulaciones permiten a los ingenieros e investigadores tomar decisiones importantes sobre el diseño de una estructura sin tener que invertir en visitas al sitio y experimentos costosos ".