مركز معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لنمذجة التفاعلات عالية الإنثالبي على مستوى الإكساسكيل: إنجازٌ علميٌّ جديد
اختارت إدارة الطاقة الأمريكية (DoE) ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) مؤخراً لإقامة مركز بحثي جديد مخصص لتطوير المحاكاة التنبؤية للبيئات القاسية، مثل تلك التي تُواجَه خلال الرحلات الأسرع من الصوت وإعادة الدخول إلى الغلاف الجوي. يُعد هذا المركز جزءاً من المرحلة الرابعة من برنامج التحالف الأكاديمي للعلوم التنبؤية التابع للإدارة الوطنية للأمن النووي (NNSA) (PSAAP-IV)، والذي يدعم البحوث الرائدة التي تُعزز القدرات التنبؤية للحوسبة عالية الأداء في التطبيقات العلمية والهندسية ذات الصلة بمهام الأمن القومي.
أهداف المركز وتركيبته البحثية
يُعنى مركز محاكاة التفاعلات عالية الإنثالبي المزدوجة على مستوى الإكساسكيل (CHEFSI) – وهو جهد مشترك بين مركز معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا للحوسبة العلمية والهندسية، وكلية شوارزمان للحوسبة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لتكنولوجيا الجندي النانوية (ISN) – باستغلال أحدث أجهزة الكمبيوتر العملاقة ذات القدرة الإكساسكيلية وخوارزميات الجيل التالي لمحاكاة كيفية تفاعل المواد الغازية والصلبة شديدة الحرارة والسرعة بتفاصيل غير مسبوقة. يُعتبر فهم هذه البيئات القاسية – التي تتميز بدرجات حرارة تزيد عن 1500 درجة مئوية وسرعات تصل إلى ماخ 25 – وتأثيرها على المركبات أمراً محورياً للأمن القومي واستكشاف الفضاء وتطوير أنظمة الحماية الحرارية المتقدمة.
أهمية المركز ودوره في تعزيز البحث العلمي
صرح إيان أ. وايتز، نائب رئيس معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا للبحوث، قائلاً: “سيستفيد CHEFSI من نقاط القوة الكبيرة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في النمذجة التنبؤية، والحوسبة عالية الأداء، والتعليم في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، للمساعدة في ضمان بقاء الولايات المتحدة في طليعة الابتكار العلمي والتكنولوجي. وتُجسد أهمية المركز الخاصة بالأمن القومي والتكنولوجيات المتقدمة التزام معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتطوير البحوث ذات الفائدة المجتمعية الواسعة.”
يُعد CHEFSI واحداً من خمسة مراكز جديدة لمحاكاة التنبؤ أعلنت عنها NNSA كجزء من برنامج من المتوقع أن يوفر ما يصل إلى 17.5 مليون دولار لكل مركز على مدى خمس سنوات.
منهجية البحث والنتائج المتوقعة
يهدف بحث CHEFSI إلى ربط عمليات محاكاة مفصلة لتدفقات الغاز عالية الإنثالبي بنماذج للسلوك الكيميائي والحراري والميكانيكي للمواد الصلبة، مع التقاط ظواهر مثل الأكسدة، والنتروجين، والتآكل، والكسور. يمكن للنماذج الحسابية المتقدمة – التي تم التحقق منها من خلال تجارب مصممة بعناية – معالجة قيود اختبارات الطيران من خلال توفير رؤى مهمة حول أداء المواد وفشلها.
يقول راؤول رادوفيتسكي، أستاذ جيروم سي. هانساكر في علوم الطيران والفضاء، ونائب مدير ISN، ومدير CHEFSI: “من خلال دمج نماذج الفيزياء عالية الدقة مع النماذج البديلة القائمة على الذكاء الاصطناعي، والتحقق التجريبي، وأدوات الحوسبة الإكساسكيلية المتطورة، سيساعدنا CHEFSI على فهم والتنبؤ بكيفية أداء أنظمة الحماية الحرارية في ظل بعض أصعب الظروف التي تُواجَه في النظم الهندسية. ستساعد هذه المعرفة في تصميم أنظمة قادرة على الصمود في التطبيقات التي تتراوح من المركبات الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام إلى المركبات الأسرع من الصوت.”
فريق العمل والتعاون الدولي
سيُشارك في قيادة المركز كل من: يوسف مرزوق، و نيكولاس هادجي كونستانتين، إضافةً إلى باحثين مشاركين من أقسام الطيران والفضاء، والهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب، وعلوم وهندسة المواد، والرياضيات، والهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. كما يتوقع CHEFSI التعاون على نطاق واسع مع مختبرات DoE/NNSA الوطنية – مختبر لورانس ليفرمور الوطني، ومختبر لوس ألاموس الوطني، ومختبرات ساندي الوطنية – ليقدم بذلك فرصاً بحثية وتدريبية مميزة للطلاب والباحثين.
اترك تعليقاً