在如（rú）今的大（dà）数据时代，超级计算机堪称数据处（chù）理（lǐ）方面的“最强大脑”。超级计算机有（yǒu）多（duō）牛（niú）？以排名世界前（qián）列的超级计算机Summit为例，全球人口（kǒu）不眠（mián）不休（xiū）305天，才能（néng）完成（chéng）Summit一秒钟完成的（de）计算。

这（zhè）种强大（dà）的数（shù）学计（jì）算（suàn）马力在对高度复杂的系统进行建模（mó）时派上了大用场（chǎng），致（zhì）力于设计新一（yī）代风（fēng）力发电机的GE工程师们正在（zài）利用Summit探究（jiū）湍流是如何阻碍海上风力发电（diàn）机性能的。具体而言（yán），他们想通过分（fèn）析（xī）大西洋西岸的（de）沿（yán）海底层风场湍流（liú）来找寻此种环境中建设大型海上风电场的可（kě）能性。

对区（qū）域阵风（fēng）的精确（què）计算分析可以让风力发电（diàn）机在不过载（zǎi）的情（qíng）况下产生更（gèng）多风电能源、提（tí）高机组可靠性、降低（dī）维护成本，并使可再生（shēng）能源结构进（jìn）一（yī）步优化（huà）。

超级计（jì）算（suàn）机模拟显示了三台（tái）风力发电机横截面上的（de）瞬时风速。图片来源（yuán）：GE Research

由于沿海底层风场湍流充满了不确定性，目前的风力发电行（háng）业对它的认（rèn）知还非常有限。在大多数风力条件下，离地越远，风速越快，但（dàn）是沿海底层风场却不是这样，就像抛物线一样，风力从地面向上时（shí）先加速到最大风速，然后（hòu）随着高度上升开（kāi）始（shǐ）减速。一些科学家们认为这（zhè）其中有低空海陆（lù）风对流（liú）的（de）影（yǐng）响，向岸的风会受到地面摩（mó）擦（cā）力的干扰，离岸的（de）风在经过相对平（píng）滑的地面上（shàng）则摩擦阻力会更小一些。

搞清楚沿海底层（céng）风场的风力作用意（yì）味着（zhe）需要（yào）对气流进行大量细致的（de）建（jiàn）模。这（zhè）个计算过程实际上是（shì）十分复杂的，因为每一台风力发电机都（dōu）会对风力有所干扰，会使（shǐ）得风场状（zhuàng）态趋向于一些（xiē）无（wú）序，这时候就需（xū）要强大如Summit这（zhè）样的超级计算机进行（háng）数字（zì）处（chù）理。正如GE空（kōng）气（qì）动力学工程师Jing Li所（suǒ）说：“有了超（chāo）级计算机，你就不必局限于观（guān）察风如何穿过某一个叶（yè）片，你可以观察几十台甚至几百（bǎi）台风机在一个大型风场中的状态。”

超级（jí）计算机Summit

Li和团队目前就在利用先进建模技（jì）术，进行（háng）一项（xiàng）名为从大气到电子（zǐ）（A2e）的研究（jiū）计划。该计划的核心目的是在不同的尺度上精准（zhǔn）地描述（shù）这个（gè）世界，因此需要（yào）不同尺度的建模。从气候模型到具体天气（qì）模型，从风力模型到具体风电场（chǎng）风电机，由此（cǐ）层层往下深入，探究风穿（chuān）过叶片的各种航迹是如何影响（xiǎng）到整个风电（diàn）场的性能的。

当计算科学家基于（yú）物理建立模型时，往往需要将数值的复杂性限制在计算机系统可实际运（yùn）行的（de）范围（wéi）内（nèi），所以（yǐ）传统上（shàng）会（huì）对（duì）每个尺（chǐ）度建立不同（tóng）的物理模（mó）型。而超级计算（suàn）机（jī）的计算能（néng）力可以集成这些跨尺度的多个模型。

未来（lái）一（yī）年，他们计划完（wán）成哪些工（gōng）作？

首（shǒu）先，他们（men）将收集大（dà）量的风力数据，以确定在大（dà）西洋沿岸地区发现的特（tè）定低空风场（chǎng）模式。

下一步，他们将模拟风场（chǎng）随（suí）时间（jiān）变化以及超出高度（dù）测量范围的强（qiáng）度和速度（dù），来（lái）研究大气湍（tuān）流下的载能问（wèn）题。

最（zuì）后，他们（men）将使用这些模拟实验的（de）输（shū）出数据作为模拟风电场的气流数值（zhí），以便（biàn）最（zuì）终计算（suàn）出最佳的负载能力和发电量。

事实上，复杂湍流（liú）的模型（xíng）事实上可以应用于众（zhòng）多其他领域（yù）。在许多工程和科学（xué）问题中，湍流的概念都存（cún）在，从风（fēng）力、天气和气候到（dào）发动机（jī）、发电机，以及血流动力或核磁共振之类（lèi）的（de）医疗应用中，都可（kě）能涉（shè）及到（dào）湍（tuān）流（liú）。未来（lái），GE工程（chéng）师们还将继（jì）续拓展超级计算（suàn）机的应（yīng）用，为技术和解决方案的（de）创新提供强大（dà）的动能。