How supercomputers and numerical modelling accelerate the novel materials design

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27740%2F25%3A10260154" target="_blank" >RIV/61989100:27740/25:10260154 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="https://www.eurocc-czechia.cz/jak-superpocitace-a-numericke-modelovani-zrychluji-vyvoj-novych-materialu-2/" target="_blank" >https://www.eurocc-czechia.cz/jak-superpocitace-a-numericke-modelovani-zrychluji-vyvoj-novych-materialu-2/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Jak superpočítače a numerické modelování zrychlují vývoj nových materiálů

Original language description

Příspěvek „Jak superpočítače a numerické modelování zrychlují vývoj nových materiálů“ představuje konkrétní případ úspěšné spolupráce mezi experimentální vědou a výpočetními technologiemi za podpory Národního centra kompetence pro vysoce výkonné počítání (NCK pro HPC), fungujícího v rámci projektu EuroCC Czechia. Autorka, výzkumnice z Ústavu fyziky plazmatu AV ČR, se zabývá vývojem pokročilých materiálů metodou sinteringu, nicméně narazila na limit tradičních experimentálních metod, které poskytují pouze omezená data — například teplotu na povrchu sinterovaných peletek — a neumožňují nahlédnout do dějů probíhajících uvnitř materiálu. Bez těchto klíčových informací je analýza fyzikálních procesů a optimalizace materiálu značně komplikovaná.Pro překonání těchto limitů se výzkumnice spojila s experty z NCK pro HPC a IT4Innovations národního superpočítačového centra, kteří jí pomohli zavést pokročilé metody digitální analýzy obrazu a následně navrhli fyzikálně založený numerický model pro simulaci tepelných procesů uvnitř materiálu. Pomocí superpočítače byly provedeny výpočetně náročné simulace šíření tepla během ohřevu sinterovaných peletek. Výsledky simulací zachycují detailní rozložení teplotních gradientů, které jsou experimentálně těžko měřitelné, a přinášejí hlubší pochopení vnitřních procesů; tento přístup je analogií k náhledu, jak se teplo šíří ze povrchu do středu peletky podobně jako při grilování masa.Takto získané informace významně zpřesnily a zefektivnily vývoj materiálů, odhalily skryté jevy, které by jinak zůstaly nepovšimnuty, a poskytly vědkyni nástroje pro rychlejší a ekonomičtější optimalizaci jejích materiálových systémů. Výsledkem této spolupráce je prokázání, jak synergicky může propojit experimentální výzkum s moderním výpočetním modelováním, a to i bez předchozích zkušeností s HPC metodami. Tento příklad zdůrazňuje potenciál superpočítačů a numerického modelování jako klíčových technologií, které mohou překlenout propast mezi tradičními laboratorními experimenty a komplexními teoretickými modely a tím výrazně urychlit vývoj inovativních materiálů s konkurenční výhodou v praxi.

Czech name

Jak superpočítače a numerické modelování zrychlují vývoj nových materiálů

Czech description

Příspěvek „Jak superpočítače a numerické modelování zrychlují vývoj nových materiálů“ představuje konkrétní případ úspěšné spolupráce mezi experimentální vědou a výpočetními technologiemi za podpory Národního centra kompetence pro vysoce výkonné počítání (NCK pro HPC), fungujícího v rámci projektu EuroCC Czechia. Autorka, výzkumnice z Ústavu fyziky plazmatu AV ČR, se zabývá vývojem pokročilých materiálů metodou sinteringu, nicméně narazila na limit tradičních experimentálních metod, které poskytují pouze omezená data — například teplotu na povrchu sinterovaných peletek — a neumožňují nahlédnout do dějů probíhajících uvnitř materiálu. Bez těchto klíčových informací je analýza fyzikálních procesů a optimalizace materiálu značně komplikovaná.Pro překonání těchto limitů se výzkumnice spojila s experty z NCK pro HPC a IT4Innovations národního superpočítačového centra, kteří jí pomohli zavést pokročilé metody digitální analýzy obrazu a následně navrhli fyzikálně založený numerický model pro simulaci tepelných procesů uvnitř materiálu. Pomocí superpočítače byly provedeny výpočetně náročné simulace šíření tepla během ohřevu sinterovaných peletek. Výsledky simulací zachycují detailní rozložení teplotních gradientů, které jsou experimentálně těžko měřitelné, a přinášejí hlubší pochopení vnitřních procesů; tento přístup je analogií k náhledu, jak se teplo šíří ze povrchu do středu peletky podobně jako při grilování masa.Takto získané informace významně zpřesnily a zefektivnily vývoj materiálů, odhalily skryté jevy, které by jinak zůstaly nepovšimnuty, a poskytly vědkyni nástroje pro rychlejší a ekonomičtější optimalizaci jejích materiálových systémů. Výsledkem této spolupráce je prokázání, jak synergicky může propojit experimentální výzkum s moderním výpočetním modelováním, a to i bez předchozích zkušeností s HPC metodami. Tento příklad zdůrazňuje potenciál superpočítačů a numerického modelování jako klíčových technologií, které mohou překlenout propast mezi tradičními laboratorními experimenty a komplexními teoretickými modely a tím výrazně urychlit vývoj inovativních materiálů s konkurenční výhodou v praxi.

Type

O - Miscellaneous

CEP classification

—

OECD FORD branch

10200 - Computer and information sciences

Project

—

Continuities

V - Vyzkumna aktivita podporovana z jinych verejnych zdroju

Publication year

2025

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů