Datakraft blir fjärrvärme

2008-10-14 23:01  

Den nya superdatorn Ekman, en av världens 30 kraftfullaste datorer, ska användas för beräkningar av turbulenta flöden och delas mellan KTH, SMHI och Stockholms universitet. Vattnet som går åt för att kyla dess 12 000 servrar säljs till Fortums fjärrvärmenät.

Champagnekorkarna smälldeoch det var idel glada miner när det nya superdatorklustret Ekman invigdes på Geovetenskapens hus på Stockholms universitet i torsdags. Den nya datorn har möjliggjorts genom en donation från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, och den ska delas mellan KTH, SMHI och universitetet för beräkningar av turbulenta flöden.

Förhoppningsvis ska den kunna bidra till bättre väderprognoser och bättre förståelse av hur klimatförändringen drabbar oss, men den ska också hjälpa forskarna att konstruera tystare fläktar, skapa effektivare förbränning i explosionsmotorer, minska flygplansvingars friktion och få forskarna att förstå hur näring sprids i korallrev.

Simuleringar av turbulenta flödenär bland det mest beräkningskrävande man kan syssla med. Tyvärr, för turbulens – virvelbildning – är något som uppstår i alla dynamiska system, oavsett om det handlar om luft eller vätskor. Laminära flöden övergår snart i oregerliga turbulenta sådana när hastighetsgradienten ökar. Och turbulens ger upphov till både friktion och slitage i många applikationer. Det är värt mycket pengar om den kan minskas. Så satsningen på den nya superdatorn är inget slöseri med pengar.

Naturen har i många fall löst turbulensproblem på sitt eget sätt. Vissa hajar har serier av longitudinella fåror i sitt skinn, som minskar friktionen när hajen rör sig i vattnet. Kan man skapa liknande ytor på fartygsskrov och sänka bränsleförbrukningen?

Ugglor har finurligt utformade fjädrar på vingarna, som gör att de flyger praktiskt taget utan vingbrus. Kunde man använda en liknande teknik för helikopterblad skulle bullret kunna sänkas avsevärt. Samma gäller fläktar.

Nu kan man inte bara simulera luftströmmar över ytor hur som helst. Man måste ju veta att de datamodeller man använder någorlunda representerar verkligheten. Därför kombineras simuleringar med vindtunnelexperiment. Universitetet i Bologna övertog 2006 två långa tunnlar i berget under flygplansfabriken Caproni. Här byggdes stridsflygplan under andra världskriget, och tunnlarna användes också som skyddsrum för befolkningen. Nu finns här Center for International Cooperation in Long Pipe Experiments (CICLoPE), som förfogar över en 120 meter lång vindtunnel för avancerade aerodynamiska prov i stor skala.

Här sysslar man bland annat med ”Airbus Green Project” och EU-projektet Nacre (New Aircraft Concept Research), som syftar till att minska vingfriktionen. Experiment jämförs med simuleringar av luftströmmar i 11 miljarder punkter samtidigt.

Det är också turbulenta rörelser i olika storleksskalor i atmosfären som gör vädret så svårt att förutsäga. Extra trassligt blir det genom att jorden roterar, och virvelrörelser i olika storleksskalor påverkas olika genom corioliskraften.

Det finns bra modeller för hur luftvirvlar interagerar, men att simulera vädersystem många dagar i sträck kräver så mycket datakraft att man inte hinner räkna färdigt innan vädret redan har varit. Den nya datorn ska förhoppningsvis ge SMHI bättre femdagarsprognoser.

Datorutvecklingen gåri rasande fart, och det gör att den ekonomiska livslängden för en superdator blir begränsad. Tre år, på sin höjd. Sedan blir den för dyr för att behålla.

– Faktum är att vi väntade några månader extra för att få den nya generationen processorer, säger professor Erland Källén.

– En sådan här dator kostar mer i drift och underhåll under sin livstid än i inköp. Men vi har lyckats sänka driftskostnaderna en hel del genom att sälja det uppvärmda kylvattnet till Fortums fjärrvärmenät.

Den nya superdatornhar fått sitt namn efter den svenske oceanografen Vagn Ekman, en av de första som insåg turbulensens betydelse för processerna i havet och atmosfären. Själva datorklustret kallas ”Ekman” och den enorma minnesbanken på 70 terabyte har fått namnet ”Vagn”.

Ekmanupplysningen

Oceanograf gav namn åt en superdator

Under resan med Fritiof Nansens polarskepp Fram utredde oceanografen Vagn Ekman varför vindströmmar vrider sig. Nansen hade under sina resor upptäckt att isberg inte rörde sig i vindriktningen när det blåste, utan 20–40 grader medsols. Ekman undersökte saken och kunde visa att corioliskraften, en effekt av jordens rotation, avlänkar vindströmmen. Friktion i vattnet gör sedan att strömmen avlänkas mer och mer ju djupare man kommer. Resultatet blir en spiralvriden strömprofil – Ekmans spiral.

Ekman var också inbiten musikant. Han sjöng bas, spelade piano och komponerade. En riktig karl!

Kaianders Sempler

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt