Глава 303. Тестирование математической модели Турбулентность плазмы •
Сюй Чуань не слишком беспокоился о краже своей рукописи, ведь это было частью плана.
В тот же вечер Чжэн Хай вернул пропавшие рукописи.
Хотя Сюй Чуаню было любопытно, из какой страны человек, укравший его рукописи, служба безопасности всё ещё занималась этим делом, и ему было неудобно расспрашивать.
Дни шли, и работа по моделированию турбулентности плазмы в реакторе управляемого ядерного синтеза постепенно продвигалась.
В середине сентября, примерно через полмесяца, совместный анализ исходных данных по инертным нейтрино, проведённый Нанкинским университетом и Шанхайским университетом Цзяотун, был завершён.
Чэнь Чжэнпин сразу же позвонил Сюй Чуаню и передал ему проанализированные данные.
"Проанализированные данные уже отправлены тебе, но объём данных после анализа всё ещё довольно велик, ведь это специальные данные столкновений LHC. Тебе нужна наша помощь?" - спросил Чэнь Чжэнпин, глядя на Сюй Чуаня в кабинете.
Обнаружение инертных нейтрино, как для Сюй Чуаня, так и для Нанкинского университета, или, можно сказать, для всего Китая, было бы лучше, чем раньше. Потому что, с какой стороны ни посмотри, направление инертных нейтрино в академическом мире значительно повышает академическое влияние личности, университета и страны.
Сюй Чуань подумал и сказал: "Хорошо. Я подготовлю документ о том, как различать и подтверждать достоверность инертных нейтрино, затем вы обработаете данные в соответствии с документом, а обработанные данные передадите мне для подготовки диаграммы Далитца, как вам?"
Чэнь Чжэнпин кивнул: "Вполне возможно. На данный момент самое важное - как можно скорее повысить достоверность инертных нейтрино с 3 сигма до 5 сигма и выше".
Сюй Чуань улыбнулся: "Тогда я побеспокою вас, учитель".
По сравнению с прошлым Новым годом, сейчас у него действительно не было так много времени, чтобы заниматься данными по инертным нейтрино.
На данный момент для него важнее было как можно скорее завершить моделирование турбулентности плазмы, а анализ данных по инертным нейтрино было удобнее поручить Нанкинскому университету и Шанхайскому университету Цзяотун.
Чэнь Чжэнпин улыбнулся: "Не стоит благодарности, на самом деле, это мы должны благодарить тебя за предоставленную возможность, ведь для других студентов это редкие экспериментальные данные".
Для Нанкинского университета и Шанхайского университета Цзяотун возможность привлечь студентов-физиков, которые изначально не имели возможности участвовать в анализе экспериментальных данных CERN, к анализу данных физики высоких энергий - тоже очень хорошее дело.
Ведь не у каждого студента, изучающего теоретическую физику, есть возможность пройти стажировку в CERN под руководством своего научного руководителя или подать заявку на стажировку.
Большинство студентов, изучающих теоретическую физику, часто набираются опыта в экспериментах в своей стране или в других местах, чтобы завершить свою дипломную работу.
И на этот раз данных анализа инертных нейтрино достаточно, чтобы большое количество студентов-физиков Нанкинского университета и Шанхайского университета Цзяотун смогли завершить свои дипломные работы. И, возможно, у них даже появится шанс получить квалификацию для работы в CERN.
По мере того, как Нанкинский университет и Шанхайский университет Цзяотун начали углублённый анализ экспериментальных данных по инертным нейтрино, работа Сюй Чуаня по математическому моделированию турбулентности плазмы также постепенно подходила к концу.
Создание математической модели турбулентности плазмы, даже если отбросить сложные математические вычисления и соответствующие теоретические основы, является довольно сложной задачей.
В процессе моделирования Сюй Чуань столкнулся с немалыми трудностями.
Некоторые вещи можно решить с помощью различных поисков и обучения, но на некоторые вопросы в Интернете просто невозможно найти ответы.
Например, при внедрении в модель "данных прямого численного моделирования вихрей" он столкнулся с трудностями.
Поскольку между размерами вихрей существуют различия, а при решении необходимо одновременно решать обе задачи, это приводит к тому, что стоимость решения всех масштабов турбулентности в численном моделировании очень высока.
Особенно при решении течений с высокими числами Рейнольдса, даже при использовании суперкомпьютера, вычисления могут не быть завершены в короткие сроки.
Если бы это была другая область, то это не имело бы значения.
Но для управления в реальном времени высокотемпературной турбулентностью плазмы в реакторе управляемого ядерного синтеза время - это жизнь.
Если не удастся управлять в реальном времени, то после того, как плазма столкнётся с первой стенкой, будет уже поздно что-либо говорить.
Глядя на примитивную модель на экране и наполовину написанную программу моделирования, Сюй Чуань выдохнул застоявшийся в груди воздух.
Честно говоря, эта проблема беспокоила его уже долгое время, но раньше он мог пропустить её и заняться другими делами, но теперь её необходимо решить.
"Возможно, мне нужна помощь со стороны", - глядя на медленно вращающуюся модель на экране, Сюй Чуань слегка покачал головой.
Строго говоря, он не изучал систематически знания в области математического моделирования. Он мог создавать простые модели, но решить эту проблему, полагаясь только на свои собственные способности, практически невозможно.
Конечно, обращаться за помощью и советом при возникновении проблем в исследованиях - это нормально, в этом нет ничего постыдного.
Просто, к кому лучше обратиться за помощью?
Подумав, Сюй Чуань представил себе человека, и, убедившись, открыл почту, собрал воедино возникшие у него проблемы, необходимые условия, а также некоторые соответствующие теоретические данные и основы, и отправил.
Затем он взял телефон, открыл WeChat, нашёл знакомый номер и отправил сообщение.
Вскоре телефон завибрировал, и пришёл ответ в WeChat.
"Да, я получила твоё письмо, я сначала посмотрю, но не уверена, что смогу решить".
Сюй Чуань улыбнулся и ответил: "Спасибо за беспокойство, когда вернёшься, я угощу тебя обедом".
Что касается работы по математическому моделированию, то первое, о ком он подумал, - это старшая сестра Лю Цзясинь.
В 2018 году он вернулся в Китай, а старшая сестра отправилась в Принстон для дальнейшего обучения, и с тех пор прошло уже больше года.
С её математическим талантом и способностью к обучению, она, вероятно, смогла многому научиться в Принстоне и, возможно, сможет помочь ему решить эту проблему.
Отложив телефон, Сюй Чуань снова сосредоточился на моделировании. Хотя он и попросил кого-то помочь, но самому тоже нужно было разобраться.
Ведь знания - это то, чего никогда не бывает много, а жалеешь только тогда, когда их не хватает.
Ответ от старшей сестры пришёл раньше, чем ожидал Сюй Чуань. Вечером пришло письмо с пометкой "внимание".
В то же время он получил сообщение в WeChat от старшей сестры: "Я отправила тебе план на почту, посмотри, подходит ли он. Если нет, можешь ещё раз поговорить со мной".
Открыв почту, он увидел там непрочитанное письмо.
Открыв письмо, Сюй Чуань быстро просмотрел его. "...В соответствии с требованиями, если тебе нужно смоделировать "прямое численное моделирование вихрей", то ни использование DNS-моделирования, ни метода разделения LES, ни метода осреднения Рейнольдса RANS не позволит достичь требуемого эффекта".
"Поскольку характерные числа Рейнольдса в инженерных задачах турбулентности плазмы, как правило, высоки, даже максимальный масштаб в пристеночном пограничном слое становится очень малым, и даже при использовании модели LES требования к размеру сетки не намного слабее, чем при DNS".
"Это ключевая фундаментальная проблема".
"И если ты хочешь снизить требования к компьютерному оборудованию и вычислительной мощности, возможно, тебе стоит попробовать использовать анизотропную модель, такую как модель RANS, вблизи пограничного слоя, а вдали от стенки использовать модель LES, используя двойное смешивание для создания архитектуры модели высокого порядка..."
"...Пусть тензор напряжений Рейнольдса t=pr^ij, где "$" ^ "$" обозначает усреднение Фавра, уравнение с шестью компонентами имеет следующую общую форму:
【pr^ij/t+(pu^kr^ij)/xk=ppij+pΠij+peij】
"Где правая часть - это, соответственно, член генерации, член перераспределения, связанный с давлением и деформацией, член диссипации, член диффузии и член массы, причём член генерации может быть точно получен с помощью функции".
"Вводя переходную функцию f, чтобы метод RANS действовал вблизи пограничного слоя, а вдали от пограничного слоя использовался метод LES, можно построить модель второго момента в рамках гибридной модели RANS/LES:"
【r^hybridij=fr^ij+(1f)r^sgsij.】
"...Возможно, такая модель высокого порядка обладает потенциалом для точного разрешения вихревого движения и соответствует твоим требованиям".
"Надеюсь, это тебе немного поможет".
Перед компьютером Сюй Чуань внимательно читал решение, предложенное Лю Цзясинь.
Возможно, это влияние года обучения за границей повлияло на её характер, или, может быть, это из-за экрана компьютера, или, возможно, она просто находилась в своей профессиональной области, но уверенность, которую эта старшая сестра проявляла в строках письма, была намного выше, чем раньше.
Конечно, нельзя не сказать, что решение, предложенное в этом письме, действительно может решить его проблему!
Оно не только подробное, но и перечисляет все ключевые моменты моделирования.
И можно представить, что, раз она смогла составить такой подробный план всего за несколько часов, то это не только потому, что она сама уже имеет глубокое понимание и высокие способности в области моделирования.
Более вероятно, что после получения его письма она всё время работала над решением этой проблемы, иначе было бы невозможно составить такой план с подробными узлами всего за несколько часов.
Прочитав письмо, Сюй Чуань с улыбкой на лице быстро ответил: "Получил, я сначала попробую, и независимо от того, получится или нет, я тебе сообщу".
"У меня есть предчувствие, что это поможет мне решить эту проблему. Спасибо за беспокойство, спасибо".
Загрузив план из почты, Сюй Чуань снова открыл инструмент моделирования floefd, сделал резервную копию исходной модели, а затем начал изменять и переписывать математическую модель, следуя идеям старшей сестры.
На этот раз процесс моделирования прошёл довольно гладко.
Когда он набрал на компьютере последнюю формулу и осторожно сохранил готовую модель, он расслабился.
Глубоко вздохнув, Сюй Чуань отложил шариковую ручку, зажатую между пальцами, посмотрел на математическую модель на экране, и на его лице появилась улыбка.
"Наконец-то готово!"
Потянувшись и размяв кости, Сюй Чуань проверил созданную математическую модель, убедился, что нет проблем, и скопировал её.
Взяв твердотельный накопитель с сохранённой моделью, он вышел из кабинета.
Математическая модель завершена, и теперь нужно провести её моделирование.
А для этого нужен суперкомпьютер. Чтобы запустить эту модель, даже для вычисления и вывода феноменологических данных, требуется вычислительная мощность, намного превосходящая возможности человеческого мозга.
Если только его мозг не является 16-ядерным квантовым компьютером, иначе это просто невозможно.
Как ведущий университет проекта 985, Нанкинский университет, естественно, имеет свой собственный суперкомпьютер.
Центр высокопроизводительных вычислений Нанкинского университета использует большой кластер блейд-серверов IBM с теоретической пиковой производительностью 873,6 триллиона операций в секунду и предоставляет вычислительные услуги факультетам физики, химии, атмосферы, астрономии, материалов, электроники и другим факультетам Нанкинского университета.
Хотя на сегодняшний день его производительность уже не считается выдающейся, но, по идее, для тестирования его математической модели "должно" хватить?
Конечно, Сюй Чуань на самом деле не был уверен, сможет ли суперкомпьютер Нанкинского университета справиться с его моделью, потому что вычисления, связанные с турбулентностью, всегда являются самыми сложными и требуют наибольшей вычислительной мощности.
Даже если он сделал модель максимально простой, нагрузка на суперкомпьютер, вероятно, будет довольно большой.
Теоретическая пиковая производительность 34 триллиона операций в секунду - это не так уж много для математической модели управления феноменологической турбулентностью, можно даже сказать, что это ничтожно мало.
Возможно, ему следовало бы сразу отправиться в крупный национальный центр суперкомпьютеров для проведения этого теста, но это было бы намного сложнее, и, возможно, пришлось бы стоять в очереди.
А в Нанкинском университете всё по-другому: если ему нужно, то достаточно одного слова, чтобы остановить все остальные вычисления и предоставить суперкомпьютер исключительно для его нужд. Поэтому он решил сначала попробовать в Нанкинском университете.
Попробовать - не страшно, всё равно не забеременеешь.
Взяв модель, Сюй Чуань отправился в административный центр, нашёл преподавателя, ответственного за управление центром суперкомпьютеров, заполнил заявку на использование суперкомпьютера, и преподаватель, ответственный за утверждение, сразу же поставил красную печать на заявке.
Заявка этого человека будет одобрена на сто процентов, если только он не захочет использовать суперкомпьютер для игр.
Более того, преподаватель, ставивший печать, взглянул на содержание заявки.
"Тестирование математической модели турбулентности плазмы".
Хотя он и не был специалистом, но о турбулентности плазмы этот преподаватель из административного отдела знал, ведь это всемирно известная проблема.
В этой ситуации он даже не стал докладывать руководству и сразу же одобрил заявку.
Боясь задержать исследования этого человека.
Ведь отчёт можно написать и позже, но если он задержит дела этого великого человека, то, вероятно, ректор повесит его на воротах университета.