俄罗斯科学家研究出一种高精度的计算技术

俄罗斯科学院发布消息称，俄科院信息学与控制联邦研究中心下属的A.A.多罗德尼齐计算中心研发了一种新的高精度计算技术，该技术可以用来解决空气动力学和其它应用问题，比如，发动机降噪。这项研究得到了俄罗斯科学基金会的资助，研究成果已发表在荷兰《MathematicsandComputersinSimulation》杂志上。

空气流体动力学是关于液体和气体运动的科学，它是研究壁腔里物体受到液态流或气态流的绕流问题以及气体流动的问题。为了用计算机和超级计算机模拟空气流体动力学的过程，俄科学家研究出多算子方法。当电子计算机对物理过程进行数值模拟时，描述这些过程的方程用代数方程代替，物理过程被简化为完成算术运算。计算结果就是该过程在研究区域给定点上的参数值。代数方程可以用算子编写。算子是按公式进行数学运算的符号表示。这些公式规定了需要执行哪些算术运算，公式的精度最终确定了所得解的精度。数学上精度的特点是“数量级”，当该区域给定点的数目增加时，这些数量级能快速地减少得数的误差。因此，当点的数目确定时，数量级数越多精度就越高。提高数值模拟的精度是现代计算空气流体动力学发展的重点方向之一。 提高数量级的传统方法是对求得算子的公式复杂化，但解决实际问题会存在一定的困难和局限性。用多算子方法提高数量级是采用了众多算子的组合，这些算子由结构非常简单的同一公式求得，但一些参数的值不同，这些组合称为多算子。因此，算子越多，所得到的数量级就容易更高。该中心研发的多算子保证了非常高的数值模拟精度。此外，在物理过程数值模拟时，因选择了最佳的参数值，采用多算子可以更好地“看到”物理过程在很长一段时间内的细节及其发展。

他们开发的这种全新的计算技术即多算子方法对各种物理过程进行数值模拟的精度比用原有的数值方法要高得多。这种方法在国际上属于首创，已用来解决空气流体动力学问题和采用传统方法效果不佳的一些问题，诸如：降低飞机发动机和绕流部件的噪音、湍流、高超音速流动的数值模拟等问题。另外，这种技术还可以用在其它领域，例如：对气候现象数值模拟、燃烧过程的数值研究等。当对龙卷风及其它大气现象数值模拟时，采用多算子方案可以获得高分辨率。