Till innehåll på sidan
Philipp Schlatter (t v) och Luca Brandt är med och bidrar till KTH:s världsledande forskning inom strömningsmekanik. (Foto: Marc Femenia)

Koll på luftströmmar ger grönare flygtrafik

Publicerad 2014-05-05

KTH:s forskare i strömningsmekanik firar framgångar och har nyligen fått flera prestigefyllda anslag. Ett av målen är att bli först i världen att simulera luftströmmarna kring en hel flygplansvinge.

Forskningsgrupperna på Linné Flow Centre är i dag världsledande inom strömningsmekanik.  En av forskarna, Philipp Schlatter, antogs nyligen till karriärprogrammet Wallenberg Academy Fellows. Därigenom får han fem miljoner kronor för att nå närmare målet att simulera de turbulenta luftströmmar som möter en flygplansvinge.

– I dag gör vi experiment i en vindtunnel men vi vill kunna göra dem likväl i datorn. Dels ger det kostnadsbesparingar och dels kan vi få en högre detaljrikedom än i en vindtunnel där själva sensorerna begränsar och även kan orsaka störningar, säger Philipp Schlatter.

Vägen dit går genom utveckling av bättre mjukvara och nya metoder för att samla in och utvärdera all data som skapas vid en datorsimulering.

– Vi genererar flera terabyte data vid en simulering och behöver rätt verktyg för att både spara, orientera oss i och analysera allt detta, säger Philipp Schlatter.

När forskarna väl lyckas kommer vi bland annat att kunna se flygplan med lägre bränsleförbrukning som samtidigt bullrar mindre, menar han. 

Bland de fem främsta

Att simulera turbulenta strömningar i mindre skala har gjorts sedan 1980-talet, och i takt med allt starkare superdatorer har fältet utvecklats och allt mer komplexa simuleringar har gjorts.

– Men ännu har ingen lyckats simulera de realistiska strömningarna hos en hel flygplansvinge, så när vi lyckas blir vi först. Vi är i dag bland de fem ledande forskningsgrupperna i världen på området och arbetar i samarbete med internationella forskare, bland andra Paul Fischer vid Argonne National Laboratory, säger han.

Det långsiktiga målet är att kunna simulera ett helt flygplan på 10 000 meters höjd. Men dit har forskningen fortfarande 20–30 år. Först då kommer superdatorerna att kunna erbjuda den kraft som krävs.

– Tillgången till datorkraft är en förutsättning för vår forskning. Här på KTH har vi genom PDC-centret och SNIC tillgång till superdatorer med ungefär 40 000 processorer, och vi förväntar oss att få ytterligare 3–4 gånger fler inom något år, säger Philipp Schlatter.

Förutom de lokala resurserna utnyttjar forskarna flitigt det europeiska nätverket PRACE där det går att söka datortid hos superdatorer inom Europa.

Framgång efter långvarig satsning

Kollegan Luca Brandt har beviljats cirka 2 miljoner euro i ERC Consolidator Grant för forskning som ska leda till mer detaljerade datorsimuleringar av beteendet hos partikelfyllda vätskor, som pappersmassa eller blod. Simuleringar som kommer att köras på datorer med tiotusentals processorer.

Fredrik Lundell, Linné Flow Centre

– Det finns ett starkt behov att kunna använda verifierade modeller inom bland annat pappersindustri, processindustri och livsmedelsindustri, säger Luca Brandt.

Fredrik Lundell, forskare och kommunikationsansvarig inom Linné Flow Centre, menar att dagens framgångar går att spåra ur historiska satsningar. I dag rymmer KTH såväl en god infrastruktur, som tillgång till ett väl utbyggt internationellt nätverk med ett bra inflöde av idéer och forskare. Och inte minst en rad goda förebilder.  

– Både Luca Brandt och Philipp Schlatter är enastående individer verksamma i vår starka forskningsmiljö Linné Flow Center. Här kombinerar vi arbetet inom numeriska metoder, strömningsmekanik och strömningsakustik på ett mycket framgångsrikt sätt, säger Fredrik Lundell.

Text: Magnus Pahlén Trogen