В Новосибирском государственном университете (НГУ) вышел на проектную мощность вычислительный кластер Центра коллективного пользования «Вычислительное материаловедение и моделирование функциональных материалов с заданными свойствами», приобретенный благодаря финансовой поддержке Фонда НТИ. Кластер позволяет быстрее создавать и тестировать цифровые модели материалов для авиадвигателей, оборудования нефтедобычи, углеродных композитов, включая новые материалы на основе многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ), и других направлений высокотехнологичной промышленности. Об этом CNews сообщили представители НГУ.
Главный эффект — резкое сокращение количества дорогостоящих и длительных натурных экспериментов. То, что раньше требовало недель расчетов на обычных компьютерах, теперь можно выполнять значительно быстрее, параллельно решая несколько исследовательских и прикладных задач.
Как рассказал заместитель директора Центра НТИ по новым функциональным материалам НГУ (ЦНФМ) Александр Квашнин, на кластере уже развернуты около 60 программных продуктов, созданных в рамках проекта «Цифровой паспорт материала».
«Основное назначение цифрового паспорта — ускорение разработки новых функциональных материалов за счет уменьшения количества физических экспериментов, которые часто бывают дорогими и трудоемкими», — сказал Александр Квашнин.
Здесь же будет работать модель «цифрового керна», которую ЦНФМ создает совместно с Передовой инженерной школой НГУ для задач нефтегазовой отрасли.
«Если раньше расчет одной сложной модели, например, решение сопряженных задач механики, тепло- и массопереноса, электромагнитного воздействия в процессе синтеза новых материалов на обычных компьютерах занимал недели, то теперь трудоемкость сокращается в разы. Это значит, что мы можем быстрее получать результат, решать больше задач и вовлекать в реальные проекты больше студентов», — отметил Александр Квашнин.
По своим возможностям кластер соответствует современному уровню высокопроизводительных вычислений: суммарная производительность вычислительных узлов и рабочих станций центра превышает 300 TFlops. Такой ресурс обеспечивают современные процессоры Intel Xeon и графические ускорители Nvidia, включая Tesla A100.
Инфраструктура используется не только для расчета свойств отдельных материалов. На ее базе работают пакеты гидро- и газодинамического моделирования, включая FlowVision, что позволяет переходить к моделированию целых устройств — например, газотурбинных установок. Команда ЦНФМ уже создает цифровые модели, способные прогнозировать техногенные пожары и аварийные режимы, в том числе вращающийся срыв в турбинах газотурбинных установок, и помогать предотвращать развитие опасных сценариев еще до срабатывания автоматики.
Кластер станет рабочим инструментом и для индустриальных партнеров. Участники Консорциума Центра НТИ смогут использовать его для прикладных задач: от расчетов процессов вытеснения нефти с применением специальных веществ до виртуального подбора составов сплавов и углеродных материалов, а также режимов их обработки.
Отдельное направление — подготовка кадров для цифрового материаловедения. Передовой инженерной школой НГУ совместно с ЦНФМ уже запущены образовательные программы по компьютерному моделированию материалов. Студенты и магистранты работают на том же программном обеспечении, которое используется и в научных, и в индустриальных проектах, а часть выпускников уже включилась в реальные вычислительные задачи для индустриальных партнеров.
НГУ также развивает кооперацию с другими российскими центрами цифрового материаловедения, в том числе с МГТУ имени Баумана, с которым реализует проекты в рамках направления «Перспективные материалы и цифровое материаловедение» Дорожной карты высокотехнологичных направлений.
Как отмечают сотрудники ЦНФМ, партнерство важнее конкуренции: «Наша общая с партнерами задача — за счет цифровых моделей и «цифровых двойников» существенно ускорить разработку новых материалов и их внедрение в реальный сектор экономики».
Одним из первых пользователей кластера станет лаборатория прототипирования функциональных и биомедицинских материалов Центра НТИ, которая будет располагаться в здании научно-исследовательского центра нового кампуса НГУ.
Поделиться
