Pomoc průmyslu je hlavní náplní práce našeho týmu
Jedním ze stěžejních úkolů laboratoře je vývoj a implementace nových efektivních metod matematického modelování pro řešení rozsáhlých úloh zejména z oblasti strukturální mechaniky, mechaniky proudění a molekulových simulací. Kromě vývoje vlastních open source kódů jako je ESPRESO, BEM4I, MULTIDYN nebo lib4neuro, se zabýváme vývojem a implementací metod rozšiřujících funkcionalitu kódů našich partnerů dle jejich požadavků. V oblasti vědeckých a inženýrských výpočtů náš tým disponuje znalostmi a dlouholetými zkušenostmi s řešením problémů průmyslové praxe metodami numerických simulací s použitím HPC infrastruktury. Našim externím partnerům nabízíme možnosti spolupráce jak v oblasti základního, tak aplikovaného výzkumu.
Portfolio
Vývoj a implementace paralelních algoritmů
Zabýváme se vývojem a implementací nových efektivních metod pro řešení výpočetně náročných numerických simulací z oblasti:
- strojírenství,
- stavebnictví,
- energetického průmyslu,
- biomechaniky.
Při řešení problémů s využitím numerického modelování a simulací je vždy nutné zvolit ten nejvhodnější nástroj ve vazbě k efektivnímu využití HPC infrastruktury. Open source nástroje disponují řadou výhod pro řešení komplexních úloh s využitím těchto systémů, jako jsou relativně snadná modifikovatelnost a velmi dobrá škálovatelnost. Pro řešení náročných úloh inženýrské praxe s použitím HPC vyvíjíme masivně paralelní open-source nástroj ESPRESO. Při vývoji využíváme naše dlouholeté zkušenosti získané při řešení komplexních problémů průmyslové praxe, kde kombinujeme výhody dostupných komerčních a open source nástrojů.
Molekulové simulace
Využití metod HPC v modelování struktury a termodynamiky atomových a molekulových komplexů, studium elementárních srážkových procesů, numerické modelování molekulových interakcí a využití matematických metod a metod umělé inteligence v kvantové chemii:
- metody neadiabatické molekulové dynamiky,
- klasické metody Monte Carlo,
- kvantové metody Monte Carlo,
- matematické metody v kvantové chemii,
- efektivní reprezentace molekulových interakcí (metody umělé inteligence).
Nedílnou součástí vlastního výzkumu skupiny je i její úzká spolupráce se zahraničními institucemi jako např. Université Toulouse III Paul Sabatier, Université Paris-Est Marne-la-Vallée či Instituto de física fundamental, CSIC, Madrid.
Výpočetně náročné modelování a simulace
Naši výzkumníci disponují komplexním know-how v nasazení výpočetních balíků pro řešení průmyslové praxe. Jedná se jak o komerční programové balíky, jako jsou ANSYS Multiphysics, Fluent, CFX, Comsol Multiphysics, tak i open source balíky, jako jsou OpenFOAM, Code Saturne, Code-Aster, Elmer, Calculix apod.
Tvorba automatizovaných nástrojů pro numerické simulace
Nabízíme tvorbu automatizovaných, na míru šitých, výpočetních nástrojů založených na open source produktech třetích stran, jako jsou OpenFOAM, Code_Saturne, Code_Aster, Elmer nebo Calculix. Tyto balíky jsme schopni upravit tak, aby je bylo možno použít pro řešení konkrétního problému zcela automaticky s minimálními požadavky na uživatele. Dále jsme schopni vytvořit na základě požadavků kompletní metodologii řešení daného problému s využitím open source produktů. Toto umožní firmám používat tyto open source produkty při svých R&D aktivitách.
Komplexní statické a dynamické analýzy
Zabýváme se řešením úloh strukturální mechaniky a nabízíme široké spektrum analýz:
- úlohy s geometrickými a materiálovými nelinearitami, kontaktem a se změnou okrajových podmínek během výpočtu,
- dynamické simulace soustav těles s ohledem na kinematiku a dynamiku mechanismu,
- hledání kritických míst vlivem silového, deformačního a tepelného zatížení,
- výpočty vlastních frekvencí a tvarů kmitání jednotlivých dílů i rozsáhlých celků,
- šíření vibrací v konstrukcích,
- teplotní a teplotně strukturální analýzy s uvážením nelinearit, relaxace nebo tečení materiálu,
- tvarová a materiálová optimalizace,
- optimalizace konstrukcí s ohledem na mezní stavy napětí, přetvoření a stabilitu.
CFD simulace
Také v oblasti řešení problémů zahrnujících mechaniku tekutin je portfolio laboratoře široké a našim partnerům nabízíme pomoc v oblastech jako je:
- externí aerodynamika,
- aeroakustika,
- termodynamické simulace,
- stlačitelné a nestlačitelné proudění,
- simulace proudění s volnou hladinou,
- hoření a spalování.