Skaitliskā modelēšana

Skaitliskā modelēšana

Apraksts

Skaitliskā modelēšana un datorsimulācijas ir plaši izmantotas metodes rūpnieciskajā pētniecībā, dažādu sistēmu darbības optimizācijā un jaunu produktu izstrādē. Šo metožu pielietojums samazina nepieciešamību pēc praktiskiem eksperimentiem un prototipu izstrādes, tādējādi paātrinot produktu izstrādes ciklu un samazinot tā izmaksas. Mūsu institūta speciālisti veido šādus skaitliskus modeļus, lai aprakstītu klientam interesējošas inženiertehniskas sistēmas vai nozīmīgus dabas procesus.

Skaitliskā modelēšanas institūta pētniekiem šajā virzienā ir plaša un ilggadēja pieredze – Latvijas Universitātē nepārtrauktas vides modelēšanas virziens tika uzsākts pirms vairāk nekā 50 gadiem, un mūsu institūts pārstāv šo virzienu kopš tā aizsākumiem (tas aprakstīts plašāk sadaļā “Vēsture”). Institūta 20 gadu darbības laikā esam realizējuši daudz un dažādu projektu: gan rūpniecisku, gan akadēmisku.

Siltuma un masas pārnese

Veicam aprēķinus, lai analizētu būvniecībā izmantoto materiālu un to salikuma siltuma caurlaidību, mitruma noturību, ilgtspēju un dažādus citus parametrus, kā arī klimata kontroles (HVAC) sistēmu sniegumu. Modelējam difūzu, konvektīvu un starojuma siltuma pārnesi, daudzfāzu plūsmu (gāzes/šķidruma sistēmas, gāzes/daļiņu maisījuma sistēmas u.tml.) un mitruma pārnesi.

Tehniskie siltuma aprēķini

Modelējam siltuma un mitruma apmaiņu būvkonstrukcijās, aprēķinām būvkonstrukciju mezglu termiskos tiltus (ekvivalento U, ψ), kā arī ēkas un telpas siltuma bilanci.

Metalurģija un magnetohidrodinamika

Veicam matemātisko modelēšanu multifizikālām sistēmām, kurās papildus termiskiem procesiem notiek arī elektromagnētiskā lauka mijiedarbība ar vidi. Institūts iepriekš izstrādājis skaitliskos modeļus gan magnētiskās maisīšanas krāsnīm metalurģijā, gan induktīvās pārkausēšanas procesiem pusvadītāju tehnoloģijām.

Sistēmu optimizācija

Veicam optimizāciju dažādām fizikālām un inženiertehniskām sistēmām, ietverot elektromagnētiskās parādības, siltuma pārnesi, šķidruma plūsmu, cietvielu mehāniku, staru optiku, daļiņu pārnesi. Balstoties uz klienta prasībām un tehniskajiem ierobežojumiem, veidojam atbilstošus optimizācijas
algoritmus konkrētās sistēmas optimizācijai.

Izmantojam gan komerciālās datorprogrammas (COMSOL, ANSYS, OpenFOAM, Elmer), gan arī pašu
izstrādātu specializētu programmatūru, lai pārveidotu klienta vēlmes un ierobežojumus par strādājošu optimizācijas aprēķinu. Mēs piedāvājam veikt gan sistēmas parametru, gan formas (topoloģijas) optimizāciju. Tipiski izmantojam bezgradienta algoritmus, piemēram, Nelder-Mead, COBYLA, BOBYQA,
MMA, SNOPT.

Optiskās sistēmas

Veicam analīzi gan industriāliem, gan istabas apgaismes ķermeņiem, apskatot to apgaismojuma sadalījumu – kā tas noklāj nepieciešamo laukumu, vai nepieciešami citi gaismas avoti, vai ir iespējams uzlabot reflektora formu u.c. Izstrādātajos modeļos izmantojam gan Hamiltona staru optikas, gan viļņu
optikas tuvinājumus. Aprēķinos iekļaujam termiskos un mehāniskos efektus, kā arī savstarpēji sajūgtu optiku un termisko mehāniku.