Trang chủ
Xu thế Công nghệ
Chiến thắng trong cuộc chiến với COVID cùng Ansys Fluent

Chiến thắng trong cuộc chiến với COVID cùng Ansys Fluent

2021-03-16 ---

Tiến sĩ - nhà nghiên cứu nổi tiếng Bert Blocken gần đây đã được Engineering.com công nhận cùng với những bộ óc tiên phong khác, chẳng hạn như Elon Musk và Giám đốc điều hành Ansys Ajei Gopal, vì các hoạt động nghiên cứu học thuật đột phá về tính toán động lực học chất lỏng (), phát triển hàm tường và phân tích hiện tượng dòng chảy cơ bản.

Blocken là giáo sư kỹ thuật dân dụng tại Đại học Công nghệ Eindhoven ở Hà Lan và tại KU Leuven ở Bỉ. Trong hơn 10 năm, ông đã dựa vào các giải pháp mô phỏng của Ansys, cụ thể là Ansys Fluent, để giải quyết các thách thức kỹ thuật rất phức tạp mà không thể giải quyết bằng các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm truyền thống.

Nghiên cứu của Blocken trải dài trên nhiều lĩnh vực, từ việc xây dựng môi trường để giảm thiểu tác động của sóng nhiệt hoặc ô nhiễm, cho đến nghiên cứu về tác động đối với thể thao. Ông đã sử dụng kết quả mô phỏng Fluent để giúp các đội đua xe đạp Tour de France phát triển các chiến lược mới để giảm từng giây trong thời gian đua của họ và giành chức vô địch.

Chia lưới phòng gym trong tiền xử lý mô phỏng

Nghiên cứu cho thấy những người đến phòng tập có thể tập thể dục an toàn hơn trong không gian kín được làm sạch đầy đủ bằng cách kết hợp hệ thống thông gió và lọc không khí tiên tiến.

Blocken cũng đã sử dụng Fluent trong cuộc chiến chống lại COVID, chứng minh rằng các hướng dẫn giãn cách xã hội tiêu chuẩn là không đủ khi tập thể dục bên ngoài. Thông qua công việc trước đây của mình góp phần vào cuộc chiến đang diễn ra của Ansys chống lại COVID, anh ấy đã báo cáo rằng cần có nhiều không gian hơn để tránh những giọt bắn có thể gây hại từ những người chạy bộ và đi xe đạp gần đó.

Để hỗ trợ cho dự án của Blocken, Đại học Công nghệ Eindhoven đã được trao một khoản tài trợ Microsoft AI for Health để cung cấp năng lượng cho các mô phỏng mà nhóm của anh ấy sẽ chạy. Khoản tài trợ này dưới sự bảo trợ của Hiệp hội Máy tính Hiệu suất cao COVID-19, tập hợp các nhà lãnh đạo công nghệ toàn cầu để cung cấp quyền truy cập vào các tài nguyên máy tính hiệu suất cao để hỗ trợ nghiên cứu COVID-19.

Nhóm của Blocken sẽ sử dụng các khoản tài trợ này để mô phỏng các mô hình của họ với Ansys Cloud, cánh cổng dẫn đến sức mạnh tính toán Azure cho công nghệ Ansys. “Sử dụng các công nghệ của Ansys thực sự giúp tôi vượt qua ranh giới trong công việc học tập của mình.

Tôi nghĩ đó là lý do tại sao mối quan hệ hợp tác của tôi với Ansys đã kéo dài rất lâu và thực sự là lý do tại sao nó phát triển đều đặn hàng năm,” Blocken nói. “Đó là một câu chuyện thành công liên tục khi làm việc với họ và tôi rất tự hào về mối quan hệ hợp tác này.”

Gần đây, các cơ quan chính phủ Hà Lan Topteam Sports và Sportinnovator đã tuyển dụng Blocken để giúp các công dân trở lại các trung tâm thể dục, và một số hoạt động cảm giác đã trở lại bình thường, sau đại dịch.

Sử dụng Fluent, kết quả nghiên cứu của ông đã chỉ ra cách những người thường đến phòng tập thể dục có thể tập luyện an toàn hơn trong không gian kín được làm sạch đầy đủ bằng cách kết hợp hệ thống thông gió và lọc không khí tiên tiến.

Kể từ đó, anh ấy đã tận dụng nghiên cứu đó để giải quyết một vấn đề còn lớn hơn: mở lại các sân vận động bóng đá và tối đa hóa sức chứa của khán giả, ngay cả trong thời kỳ đại dịch.

Mở lại các trung tâm thể thao

Trên khắp thế giới, đại dịch đã buộc nhiều trung tâm thể hình phải đóng cửa. Nguyên nhân là gì? Khi con người thực hiện các bài tập thể dục, họ tạo ra nhiều giọt bắn hơn, gửi các hạt sol khí (aerosol) vào không khí. Và đó là nỗi lo lắng. Khi mọi người tụ tập bên trong các phòng không được thông gió tốt, các hạt tiếp tục tích tụ, tạo ra nồng độ cao đến mức mọi người trong phòng có thể bị nhiễm bệnh.

Sử dụng mô phỏng để theo dõi các hạt sol khí

Giáo sư Bert Blocken đã sử dụng mô phỏng để theo dõi số lượng các sol khí trong không gian hạn chế của một trung tâm thể dục.

Sử dụng Ansys Fluent, Blocken đã chứng minh rằng các hệ thống thông gió hiện tại thường không có khả năng loại bỏ các sol khí này khỏi không khí một cách hiệu quả. Và điều này đặc biệt xảy ra ở các trung tâm thể dục, nơi mọi người đang tập thể dục nghiêm túc, thở ra mạnh mẽ và tạo ra nhiều hạt, nhưng cũng hít vào nhiều hạt do người khác thở ra.

Làm thế nào để các chủ phòng tập giải quyết điều đó? Họ có thể lắp đặt một hệ thống thông gió mới, nhưng điều đó sẽ rất tốn kém. Họ có thể để cửa ra vào và cửa sổ mở mọi lúc, nhưng trong mùa đông, họ sẽ tốn chi phí rất lớn để duy trì hệ thống sưởi trong phòng.

Được chính phủ Hà Lan tuyển dụng để giải quyết vấn đề khó khăn này, Blocken đã sử dụng Fluent để theo dõi số lượng các sol khí trong không gian hạn chế của một trung tâm thể dục và kiểm tra cách sử dụng các máy lọc không khí tiên tiến để hút các sol khí và khả năng loại bỏ sự lây nhiễm.

Topteam Sports ở Hà Lan, được Bộ Y tế, Phúc lợi và Thể thao chỉ định, đã ủy quyền cho Blocken và nhóm của anh ấy nghiên cứu việc giảm lượng khí dung trong một trung tâm thể dục trong nhà.

Blocken đã tận dụng hàng nghìn giờ nghiên cứu mô phỏng COVID trước đó của mình, nơi ông sử dụng Fluent để phân tích luồng không khí xung quanh cơ thể người và sự phân tán giọt trong luồng không khí này. “Mô phỏng biến coronavirus vô hình có thể nhìn thấy được, mang lại cho kiến trúc sư, nhà thiết kế tòa nhà và kỹ sư hệ thống HVAC những hiểu biết vô giá về những gì đang xảy ra bên trong các tòa nhà và chứng minh cách thiết bị của họ đang xử lý hoặc không xử lý nồng độ hạt có hại.

Và bằng cách làm cho kẻ thù có thể nhìn thấy, việc tấn công và tiêu diệt nó sẽ dễ dàng hơn” Blocken nói. “Tôi nghĩ chúng ta nên tự cho mình là người may mắn vì đại dịch này đã không xảy ra cách đây 20 năm, nếu không chúng ta sẽ không có phần mềm mô phỏng mạnh mẽ như Fluent và phần cứng mô phỏng cần thiết để giải quyết đúng cách và giúp đưa cuộc sống hàng ngày trở lại bình thường.”

Blocken cũng đang sử dụng Fluent để thử nghiệm các phiên bản nâng cấp khả năng ứng dụng của những chiếc máy này cho các sân vận động lớn, điều này có thể giúp sớm mở đường cho việc đảm bảo an toàn công cộng tại các sự kiện thể thao lớn.

Đưa người hâm mộ trở lại khán đài

Người hâm mộ thể thao rất hào hứng trở lại các sân vận động và xem các đội bóng yêu thích của họ thi đấu trở lại. Trong một dự án hợp tác công-tư lớn do Health ~ Holland đồng tài trợ, Blocken đang sử dụng Johan Cruyff Arena, sân vận động lớn nhất Hà Lan với hơn 55.000 chỗ ngồi và là sân nhà của đội bóng đá AFC Ajax, để mô hình hóa cách đám đông cổ vũ lan rộng sol khí qua không khí.

Mô phỏng luồng khí qua sân vận động Arena

Điều kiện thời tiết có tác động rất lớn đến cách sol khí lan truyền, vì vậy Blocken đã sử dụng Fluent để mô phỏng nhiều điều kiện thời tiết nhằm dự đoán nồng độ sol khí và xác định hướng dẫn về sức chứa của sân vận động vào các ngày thi đấu.

Sử dụng kết quả Blocken's Fluent, cùng với đầu vào từ các nhà virus học, chủ sở hữu sân vận động sẽ chọn các giải pháp có thể làm giảm nồng độ, từ việc để mở một số cổng sân vận động nhất định để tăng cường thông gió hoặc trong trường hợp nghiêm trọng, lắp đặt hệ thống làm sạch không khí để loại bỏ sol khí trong khán đài và trong sân vận động.

Công nghệ lọc không khí mà Blocken sử dụng để làm mô hình trung tâm thể dục đang được thử nghiệm tại Johan Cruyff Arena của Hà Lan để giúp các sân vận động an toàn hơn.

Được trang bị dữ liệu này, các nhà chức trách sân vận động có thể tự tin kêu gọi mở hết công suất, giới hạn sức chứa cho một số lượng người hâm mộ cụ thể hoặc hoãn trận đấu cho đến khi thời tiết cải thiện. Blocken nói: “Chúng tôi cần Fluent giúp chuẩn bị cho xã hội đối phó với những đợt tiếp theo có thể xảy ra của loại vi-rút này, cũng như các đại dịch trong tương lai, bởi vì đây có thể sẽ không phải là đợt cuối cùng mà chúng tôi phải trải qua trong đời. Lần tới khi những chuyện như thế này xảy ra, nền kinh tế cần phải sẵn sàng và chúng ta không nên đóng cửa các trung tâm thể hình hay bất kỳ những nơi tập trung đông người nào nữa.”

Nếu thế giới tiếp tục tăng tốc đầu tư vào mô hình hóa và mô phỏng, tác động của đại dịch tiếp theo có thể là tối thiểu cả về số người chết và tác động của nó đối với nền kinh tế toàn cầu.

Muốn tìm hiểu sâu hơn về Ansys Fluent? Hãy nhớ xem nhiều bài báo, video, sách và hội thảo trên web tại đây.

Nguồn: Ansys Blogs