Skip to main content
European Commission logo print header

Big Splash: Efficient Simulation of Natural Phenomena at Extremely Large Scales

Projektbeschreibung

Neuartige rechnergestützte Simulationen von Naturphänomenen

Rechensimulationen sind in verschiedenen Bereichen von entscheidender Bedeutung. Allerdings ist die Berechnung detaillierter Simulationen in großen Maßstäben unmöglich, da wichtige Phänomene von der komplizierten Kopplung zwischen Details im kleinen Maßstab und dem Verhalten im großen Maßstab abhängen. Brute-Force-Berechnungen solcher Phänomene sind unpraktisch, und die gegenwärtigen adaptiven Verfahren sind zu kostspielig, zu grob oder zu empfindlich, um feinste Schwankungen auf kleinen Skalen zu erfassen. Das EU-finanzierte Projekt Big Splash schlägt zwei Methoden vor. Die erste kombiniert Numerik und Form, um eine sorgfältige Entkopplung der Dynamik von der Geometrie zu erforschen und Methoden für die Zusammenführung analytischer Lösungen in kleinem Maßstab mit groß angelegten numerischen Algorithmen zu entwickeln. Bei der zweiten Methode werden Simulationsdaten in großem Maßstab manipuliert, indem die Berechnungen durch neuartige Ansätze zur Dimensionsreduktion und Datenkompression erheblich beschleunigt werden.

Ziel

Computational simulations of natural phenomena are essential in science, engineering, product design, architecture, and computer graphics applications. However, despite progress in numerical algorithms and computational power, it is still unfeasible to compute detailed simulations at large scales. To make matters worse, important phenomena like turbulent splashing liquids and fracturing solids rely on delicate coupling between small-scale details and large-scale behavior. Brute-force computation of such phenomena is intractable, and current adaptive techniques are too fragile, too costly, or too crude to capture subtle instabilities at small scales. Increases in computational power and parallel algorithms will improve the situation, but progress will only be incremental until we address the problem at its source.

I propose two main approaches to this problem of efficiently simulating large-scale liquid and solid dynamics. My first avenue of research combines numerics and shape: I will investigate a careful de-coupling of dynamics from geometry, allowing essential shape details to be preserved and retrieved without wasting computation. I will also develop methods for merging small-scale analytical solutions with large-scale numerical algorithms. (These ideas show particular promise for phenomena like splashing liquids and fracturing solids, whose small-scale behaviors are poorly captured by standard finite element methods.) My second main research direction is the manipulation of large-scale simulation data: Given the redundant and parallel nature of physics computation, we will drastically speed up computation with novel dimension reduction and data compression approaches. We can also minimize unnecessary computation by re-using existing simulation data. The novel approaches resulting from this work will undoubtedly synergize to enable the simulation and understanding of complicated natural and biological processes that are presently unfeasible to compute.

Finanzierungsplan

ERC-STG - Starting Grant

Koordinator

INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUSTRIA
Netto-EU-Beitrag
€ 1 500 000,00
Adresse
Am campus 1
3400 Klosterneuburg
Österreich

Auf der Karte ansehen

Region
Ostösterreich Niederösterreich Wiener Umland/Nordteil
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 500 000,00

Begünstigte (1)