開源軟件

康奈爾大學的一名博士生開發了一種開源軟件包，可以改變工程師為可再生能源和其他海洋應用設計浮動海上結構的方式。

系統工程博士生卡皮爾·卡納爾 (Kapil Khanal) 是該研究的主要作者。 學習 V 應用海洋研究 對“完全可微邊界元求解器”的描述，該求解器使用現代計算技術快速、準確地分析波浪結構相互作用。該軟件包名為 MarineHydro.jl。

該求解器允許工程師測試海上結構設計中的微小變化（例如改變浮動平台的直徑或改變浮動平台之間的距離）對性能的影響，而無需創建多個原型或長時間運行。

“傳統建模工具誕生於 20 世紀 70 年代和 80 年代的海上石油和天然氣行業，”Khanal 說。 “它們適用於石油和天然氣平台，但當我們研究波浪能轉換器或浮動風力渦輪機等新設備時，舊方法並不能真正解決我們今天需要的問題。”

現有軟件可以模擬設計在波浪中的行為方式，但重新考慮每個參數變化的計算成本很高。 Khanal 的軟件集成了自動反模式微分（一種廣泛用於機器學習的技術），目標是流體動力學求解器。

卡納爾說：“當你運行一次模擬時，軟件不僅會告訴你係統的性能，還會告訴你如果你調整任何輸入，性能會如何變化。” “您可以立即獲得所有靈敏度，而無需運行多次模擬。”

卡納爾將其比作咬一口菜餚，立即知道鹽、香料、檸檬和裝飾物如何形成風味，而無需品嚐菜餚和配料。

該求解器已應用於模擬浮球之間的相互作用並優化波浪能轉換器的佈局，並且該工具的靈活性將在工程師嘗試其他新型海上系統時發揮作用。

“對於一些新技術，例如波浪能轉換器和混合共生系統，尚未達成一致的參考設計，”卡納爾說。 “這取決於應用程序，並且需要能夠處理各種設計的軟件。”

Khanal 使用 Julia 構建了求解器，Julia 是一種編程語言，因其速度和互操作性而在工程界受到關注。該求解器是開源的，已經引起了研究人員和工程師的興趣。

卡納爾說：“它在 GitHub 上已經獲得了大約 20 顆星，用戶來自巴西、弗吉尼亞理工大學和歐洲。” “這很令人興奮。這表明我的博士研究提供了一種人們可以實際使用的工具。”

該研究的資深作者是康奈爾大學機械與航空航天工程學院助理教授、密歇根大學助理教授 Maha Haji。