Проект «Разработка программно-информационного комплекса в области процессов химической технологии, водородной энергетики, наноиндустрии»
Осуществляется при поддержке ФЦП «Исследования и разработки» на 2007–2013 годы.
Начало работ — 18 августа 2011 года, окончание — 8 мая 2013 года.
Бюджет проекта — 6 миллионов рублей.
Море программных задач
«Задач и объектов моделирования у нас очень много. В области химических технологий мы решили, например, задачу моделирования очистки отходящих газов при работе двигателей внутреннего сгорания. Нами смоделирован высокопористый ячеистый катализатор — это губка, в которой поры составляют 97%. Он содержит меньше благородных металлов, чем обычный катализатор, а газы очищаются значительно лучше, — рассказывает Элеонора Кольцова. — Иначе говоря, его практическое применение позволяет не только сэкономить дорогое сырьё, но и улучшить экологические характеристики двигателя. Как известно, Россия с 2013 года перешла всего лишь на стандарт «Евро-3». А в наших моделях содержание NO, CO, выхлопных газов подобрано в соответствии со стандартом «Евро-5».
Смоделировать такой катализатор на обычных компьютерах крайне сложно. РХТУ, участвующий в разных научных проектах, приобрёл суперкомпьютер и сформировал на его основе вычислительный кластер.
«На нём используются две технологии организации параллельных вычислений. Одна из них — традиционная, когда задача считается не на одном узле, а «раскидывается» на все, и вы связываете полученные результаты. Вторая — технология расчёта на графических процессорах (технология CUDA), на основе которой мы создаём под разные задачи своё программное обеспечение», — пояснила руководитель проекта.
Высокопроизводительный неоднородный гибридный вычислительный кластер (НГВК) университета состоит из:
24 четырёхъядерных процессоров Intel Xeon X5570, 144 GB RAM, 3.6 TB HDD;
управляющего узла (два четырёхъядерных процессора Intel Xeon X5570, 24 GB RAM);
системы хранения данных Ready Storage NAS 3160, 12 TB;
вычислительной сети (Infini Band);
управляющей сети (Gigabit Ethernet);
управляющего узла для Tesla (два четырёхъядерных процессора Intel Xeon X5570, 12 GB RAM);
вычислительного ускорителя Tesla GPU S1070 (четыре графических процессора, 960 вычислительных ядер).
Создание ПО для расчётов в области нанотехнологий предполагает разработку программ и алгоритмов моделирования процессов получения нанопорошков, наноструктурированных плёнок, покрытий и стёкол, а также нанокомпозитов.
Некоторые исследования находятся на стыке наноиндустрии и водородной энергетики. В 2010 году под руководством Элеоноры Кольцовой была сделана полупромышленная установка для получения углеродных нанотрубок производительностью 30 г/час методом каталитического пиролиза метана. В отходящих газах этой установки при расходе около 100 л/час содержится 80% водорода и 20% метана.
«В ходе данного проекта стояла задача разделения метан-водородной смеси и получения в этой установке метана и водорода. Для её решения методами математического моделирования были рассчитаны опти