Nyomáshatároló szelep tranziens viselkedésének numerikus szimulációja GPU-s gyorsítással
A mérnöki tudományban gyakran alkalmaznak nyomáshatároló szelepeket tartályok, hidraulikus rendszerek védelmének érdekében, amelyek maximalizálják a rendszerben uralkodó nyomást, így megelőzve annak károsodását. A tervezés során számos igénybevételt befolyásoló tényezőt figyelembe kell venni az optimális kialakítás meghatározásának érdekében.
Ezen igénybevételek egyike például a szeleptányér szelepüléssel, illetve a nyomáshatárolószelep fedelével való ütközése. Ezen érintkezések vizsgálatakor megállapítható, hogy míg egyes esetekben a szeleptányér éppen, hogy csak érintkezik a szelepházzal, más esetekben nagy sebességű ütközés játszódik le, amely hosszú távon könnyen kárt tehet a nyomáshatároló szelepben. Diagrammon ábrázolva az érintkezési sebességeket a kezdeti nyomás és sebesség függvényében megfigyelhető, hogy a különböző működést mutató területek elkülönülve, úgynevezett „Grazing” vonalak határolják el, amelyek esetén az ütközési sebesség pontosan nulla. Ezen tranziens jelenségek részletes megértése a mai napig kihívást jelent. Mivel matematikai modellezése rendkívül nagy számítási kapacitást igényel, így pontos képet hagyományos módon nem, vagy csak rendkívül hosszú idő alatt kaphatunk.
Kutatásom célja ennek a jelenségnek vizsgálata nagy teljesítményű GPU-ra optimalizált megoldó program segítségével. Ahhoz, hogy a különböző viselkedéseket elhatároló „Grazing” vonalakat a lehető legpontosabban modellezhessük, akár milliárdos nagyságrendben kell kezdeti érték problémákat megoldani különböző kezdeti feltételekkel. A probléma gyakorlati jelentősége a hosszú élettartamú, kisebb igénybevételnek kitett szelepeket tervezése, amely az ipar számos területén nagy segítséget jelentene.
