在如今（jīn）的大数据时代，超级计算机堪称数（shù）据（jù）处理方面的“最强大脑”。超级计算机有多牛？以排（pái）名世界前列（liè）的超级计（jì）算（suàn）机Summit为例，全（quán）球人口（kǒu）不眠不（bú）休305天，才（cái）能完成Summit一秒钟完成的计算。

这种强大的（de）数学计算（suàn）马（mǎ）力在对高度复杂的系（xì）统进行建模（mó）时派上了大用场，致力于设计新（xīn）一代风力发电（diàn）机的GE工程（chéng）师们（men）正（zhèng）在利用Summit探究湍流（liú）是如何（hé）阻碍海上风力发电机性能（néng）的。具体（tǐ）而言（yán），他们想通（tōng）过（guò）分析大西洋西岸的沿海底层（céng）风场湍（tuān）流来找寻此种环境中建设大型海上风电场的可能性。

对区域（yù）阵风的精确（què）计算分析可以让风力发（fā）电机（jī）在不过（guò）载的情况下（xià）产生更多风电能（néng）源、提高（gāo）机组可靠（kào）性、降低维护成本，并使（shǐ）可再生（shēng）能（néng）源结（jié）构（gòu）进（jìn）一步优化。

超级（jí）计算（suàn）机模拟（nǐ）显示了三台风力发（fā）电机横截面（miàn）上的瞬时（shí）风速。图片（piàn）来源：GE Research

由于沿海底（dǐ）层（céng）风场湍流充满了不确定性，目前的风力发电行业对（duì）它的认知还非（fēi）常有限。在大多数风力（lì）条件（jiàn）下，离地（dì）越远（yuǎn），风速越快，但是（shì）沿（yán）海底层（céng）风场却不是这样，就像抛物（wù）线一样，风力从地面向上时先加速到最大风（fēng）速（sù），然后随着（zhe）高度上升开始减速。一些科（kē）学家们（men）认（rèn）为（wéi）这其中有低空海陆风对流的影响，向岸的（de）风（fēng）会受到地（dì）面摩擦力的干扰，离岸的风在经过相对平（píng）滑的地面上则摩擦阻力会更小一些。

搞清楚沿（yán）海底层（céng）风场的风力（lì）作用意味着需要对气（qì）流进行大量细致的建模。这个计算过程实际上是十（shí）分复杂（zá）的，因为每一台风力（lì）发电（diàn）机都会对风力有所（suǒ）干扰，会使得风场状态趋向于（yú）一些（xiē）无序，这（zhè）时候就需要强大如（rú）Summit这样（yàng）的超（chāo）级计算机进行数字处理。正如GE空气动力学工程师Jing Li所说：“有了超级计算机，你就不必局限于（yú）观（guān）察风如何穿过某一个叶片，你可以观察几（jǐ）十台甚至几百（bǎi）台（tái）风机在一（yī）个大型风场中的状（zhuàng）态。”

超级（jí）计算（suàn）机Summit

Li和团队（duì）目前就（jiù）在利用先进建（jiàn）模技术，进（jìn）行（háng）一项名（míng）为从大气到（dào）电子（zǐ）（A2e）的研究计划（huá）。该计划（huá）的核心目的是在不同的（de）尺度上精准（zhǔn）地描述这个（gè）世界，因此需要不同（tóng）尺度（dù）的建模。从气候模型到具（jù）体天气模型，从风力模（mó）型到具体风电场风电机，由（yóu）此层（céng）层往下深入，探究风（fēng）穿过叶片的各种（zhǒng）航（háng）迹是如何影响到整个（gè）风电场的性能的。

当计算科学家基于物理建立模型时，往往需要将（jiāng）数值的复杂性限制在计（jì）算机系（xì）统可（kě）实际运行（háng）的范围内，所以传统上会对每个尺度（dù）建立不同的物理模型。而超级计算（suàn）机的计（jì）算能力可以（yǐ）集成这些跨尺度的（de）多个模（mó）型。

未来一年，他们计划完成（chéng）哪（nǎ）些工作？

首先，他们将收集大量的风力数据，以确（què）定在大西洋沿（yán）岸地区（qū）发现的特定低（dī）空（kōng）风场模式。

下（xià）一步，他们将（jiāng）模拟风场随时间变化以及超出高度测量范（fàn）围的（de）强度和速（sù）度，来研究大气湍流下的载能问题（tí）。

最后（hòu），他们（men）将使用这些模拟实验的输出数据作为模拟风电场的气流数（shù）值（zhí），以便最（zuì）终计算出最佳的负载能（néng）力和发（fā）电量。

事（shì）实上，复（fù）杂湍流的模型（xíng）事实上（shàng）可以应用于众多其他领域。在（zài）许多工程和科学问题中，湍流的概念都存（cún）在（zài），从（cóng）风力、天气和气候到发动机、发电机，以及血流动（dòng）力或核磁（cí）共振之（zhī）类的医（yī）疗应用中，都可（kě）能涉及到湍（tuān）流。未来，GE工程师们还将继续拓展超级计算机的应（yīng）用，为技（jì）术和解决方案的创新提供强（qiáng）大的动（dòng）能。