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 s použitím vysoko-výkonnostních numerických simulací. 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

Antibakteriální složka pro aplikace v medicíně a k sanitárním účelům vyvíjená ve spolupráci s ostravskou Fakultní nemocnicí, oddělením obličejové chirurgie. Oxidy kovu zachyceny na jílové částici pro aplikace v elektronickém průmyslu a medicíně, jsou připravovány metodami reaktivního mletí a mechano-chemickou cestou.

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.

Kontakt

Ing. Tomáš Karásek, Ph.D.

vedoucí laboratoře PAR


+420 597 329 648