湍流模型是为了帮助飞机应对极端情况而开发的

为了帮助设计能够在极端情况下更好地操纵的飞机，普渡大学研究人员开发了一种模拟方法，模拟了在减少的计算时间下涡旋碰撞的整个过程。然后可以将这种物理知识纳入工程设计代码，因此飞机适当地响应。

飞机设计人员目前使用的模拟仅捕获一部分Vortex碰撞事件，并在超级计算机上需要广泛的数据处理。在涡流碰撞时无法轻易模拟发生的一切，飞机设计有限。

研究人员说，通过更逼真和完整的模拟，工程师们可以设计出能够进行更突然的机动的战斗机，或者能够更安全地降落在航空母舰上的直升机。

“飞机在极端条件下不能依靠简单的建模，”Carlo Scalo是机械工程副教授，在航空航天和航天学的礼貌任命。

“仅仅是解决其中一些计算问题就需要在1000个处理器上运行一个月。你需要更快的计算来设计飞机。”

工程师仍然需要超级计算机来运行Scalo的团队发展的模型，但他们能够使用远低于计算资源的大约第十到百分之一的时间来模拟涡旋碰撞，而不是大规模计算的那些。研究人员称之为“连贯的涡度保存（CVP）大涡模拟（LES）”。

斯卡罗说:“CvP-LES模型不需要在超级计算机上等待一个月，就能捕捉超级复杂的物理，因为它已经包含了极端规模的计算必须精心重现的物理知识。”

前普渡大学博士后研究员Jean-Baptiste Chapelier领导了为期两年的建立模型．新兰赵某，另一个普渡工程博士后研究员，进行了复杂，大规模计算，证明了模型是准确的。这些计算允许研究人员使用超过十亿分的问题创建更详细的问题表示。为了比较，4K超高清电视使用大约800万个点来显示图像。

研究人员在这个基础上建立了偏离了CVP-LES模型，将CVP-LES模型应用于两个涡流管的碰撞事件，称为Trefoil Knotted漩涡，该涡流被众所周知，在重新连接时追踪平面的翅膀和“舞蹈”。

这种舞蹈极难捕捉。

“当涡旋碰撞时，就会产生大量湍流。这是很难用计算来模拟的，因为你有一个强烈的局域事件发生在两个看起来很无辜和平静的结构之间，直到它们相撞，”斯卡罗说。

使用布朗的超级计算机在纯粹的用于中型计算和国防部门的国防部门的大规模计算，该团队在这些涡流舞蹈和构建该模型中进行的数千个事件的数据处理了数千所发生的数据。然后他们用他们的湍流模型来模拟整个碰撞舞蹈。

Micro说，工程师可以简单地运行现成的模型来模拟任何时间才能在任何时间内模拟涡流。物理学家还可以将模型缩小为流体动力学实验。

”Scalo博士的很聪明的做法是,它使用的信息流动物理来决定最好的策略计算物理流,”马修·芒森说,项目经理为流体动力学陆军研究办公室,美国陆军作战能力发展的一个元素命令陆军研究实验室。“这是一个聪明的策略，因为它使解决方案适用于更广泛的体制，比许多其他方法。这对车辆平台和武器系统的设计有巨大的影响，使我们的士兵能够成功地完成他们的任务。”

斯卡罗的团队会用普渡大学的最新的社区集群超级计算机Bell，继续研究复杂的旋涡流。该团队还与国防部合作，将CvP-LES模型应用于与旋翼飞机(如直升机)相关的大规模测试案例。

斯卡罗说:“如果你能够准确模拟像直升机桨叶那样的数千个气流事件，你就可以设计出更复杂的系统。”

- Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com．