Уникальные суперкомпьютерные модели и несколько миллиардов уравнений: специалисты ПИШ СПбПУ рассказали о проекте оценки эффективности работы приточно-вытяжной вентиляции «Экспофорума» в дни ПМЭФ

5 июня 2024 года в конгрессно-выставочном центре «Экспофорум» начал работу XXVII Петербургский международный экономический форум (ПМЭФ-2024) – одно из главных мероприятий для бизнеса и экономики в России.

На единой площадке лидеры государств, министры финансов, руководители российских и иностранных компаний, финансисты, а также ученые встречаются для обсуждения экономических вопросов, стоящих перед Россией, рынками развивающихся стран и всего мира. В этом году ПМЭФ посетят 17 тысяч участников из 136 государств. Работа организована в виде пленарных заседаний, круглых столов, выставок, телемостов, презентаций. В трехдневную деловую программу включено более 150 сессий.

Форум-2024 – 27-й по счету. Начиная с момента основания в 1997 году, он проходит ежегодно. Единственным исключением стал 2020-й, когда мероприятие отменили из-за пандемии коронавируса. После этого была проведена огромная работа. Организаторы тщательно изучили все особенности площадки проведения Форума, задействовали исследования экспертов ведущих научных институтов страны, чтобы в 2021-м году, в условиях еще не завершившейся пандемии, ПМЭФ состоялся, а гостям и участникам была обеспечена исключительная эпидемиологическая безопасность.

При изучении различных противоэпидемических мер Роспотребнадзор, Фонд Росконгресс и ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Санкт-Петербург» опирались на результаты уникального исследования, проведенного специалистами Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии».

На основе математического и суперкомпьютерного моделирования была выполнена оценка эффективности работы приточно-вытяжной вентиляции «Экспофорума». Инженеры оценили направление движение воздушных масс внутри главного зала, эффективность работы и адекватность расстановки блоков системы ультрафиолетовой рециркуляции воздуха, отметили зоны, которые остаются неохваченными при текущей схеме распространения воздушного потока от установленных рециркуляторов.

Также были определены наиболее неблагоприятные зоны потенциального распространения инфекции. На основе полученных чертежей создана 3D-геометрия внутренней части зала «Экспофорума», включающая в себя:

• габаритные размер зала, в том числе амфитеатра;
• положение приточно-вытяжных каналов в запотолочном пространстве;
• профиль потолочных панелей и расположение;
• навесные панели;
• два варианта работы диффузоров
• расположение и количество кресел;
• расположение и количество рециркуляторов.

• «Для анализа и повышения эффективности работы приточно-вытяжной вентиляции с учетом особенностей конфигурации залов проведения мероприятий и вариантов расположения кресел, а также с учетом работы системы диффузоров и блоков бактерицидной рециркуляции воздуха разработаны и использованы уникальные математические и суперкомпьютерные модели, содержащие несколько миллиардов уравнений. В цифрах это ~600 000 000 ячеек, 2 800 ядер высокопроизводительной вычислительной системы и 3 часа решения задачи, учитывались не только особенности приточно-вытяжной вентиляции, особенности зала, а также варианты рассадки слушателей в зале, с учетом их дыхания, "вдох – выдох".
• Естественно, для успешного решения этой сложной задачи были задействованы возможности Суперкомпьютерного центра «Политехнический», который является самым высокопроизводительным в системе Минобрнауки России, и это позволило нам получить результат в чрезвычайно сжатые сроки»,
  – рассказал проректор по цифровой трансформации СПбПУ, руководитель ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» Алексей Боровков.

• «Было выполнено моделирование работы диффузора приточной вентиляции. Рассматривалось численное моделирование диффузоров с углом установки лопастей 45, 60 и 90 градусов. Для полномасштабного суперкомпьютерного моделирования проводилась замена диффузоров на осредненный закрученный поток на выходе»,
  – уточнил начальник отдела конечно-элементной механики и компьютерного инжиниринга ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Игорь Войнов.

Комплекс противоэпидемических мер на площадке ПМЭФ также включал в себя организацию тепловизионного контроля, создание цифровых систем учета коллективного иммунитета, установку рециркуляторов воздуха и устройств обеззараживания.

• «Вопрос организации безопасности на ПМЭФ является для нас ключевым. Построение математических моделей позволило с высочайшей точностью изучить системы вентиляции в залах проведения мероприятий и, при необходимости, скорректировать воздушные потоки для обеспечения полной безопасности участников и гостей Форума»,
  подчеркнул советник Президента Российской Федерации, ответственный секретарь Оргкомитета Петербургского международного экономического форума Антон Кобяков по итогам реализации проекта.

Результаты суперкомпьютерного моделирования, представленные Центром НТИ СПбПУ, были использованы для проработки противоэпидемических мер с их последующей актуализацией. Несмотря на то, что ПМЭФ-2024 проводится на фоне снятия основных ограничений по COVID-19, обеспечение санитарно-противоэпидемической безопасности участников форума в соответствии с требованиями, устанавливаемыми Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, остается важнейшей задачей для Фонда Росконгресс.

Напомним, что в период пандемии COVID-19 рабочая группа Центра НТИ СПбПУ под руководством Алексея Боровкова успешно выполнила проект по математическому моделированию и прогнозированию распространения коронавируса в регионах России. Была составлена имитационная модель, которая позволила прогнозировать рост или снижение заболеваемости с учетом наиболее значимых факторов. Итоги проекта были опубликованы в конце декабря 2022 года в международном журнале 2 квартиля International Journal of Technology. Примечательно, что подобной математической модели, предназначенной для прогнозирования распространения вируса и предсказательного моделирования с учётом своевременного или запоздалого введения, или не введения тех или иных мер, позволяющей формировать долгосрочный прогноз, не смогла предложить ни одна страна в мире.

---

Главная тема ПМЭФ-2024 – «Основа многополярного мира – формирование новых точек роста». Деловая программа разделена на четыре тематических трека: «Переход к многополярной модели мировой экономики», «Российская экономика: цели и задачи нового цикла», «Технологии, обеспечивающие лидерство» и «Здоровое общество, традиционные ценности и социальное развитие – приоритеты государства».

5 июня основной фокус внимания сосредоточился на обсуждении тенденций будущего и технологий, которые могут привести к успеху. На стенде Минобрнауки России была организована панельная дискуссия

• «Роль передовой инженерной школы в обеспечении технологического суверенитета в РФ»,

модератором которой выступил ректор ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Владимир Шевченко.
В качестве спикеров были приглашены заместитель Министра науки и высшего образования РФ Дмитрий Афанасьев, председатель Комитета Государственной Думы РФ по промышленности и торговле Владимир Гутенев, заместитель руководителя Заместителя Председателя Правительства РФ Антоний Швиндт, ректор ФГАОУ ВО «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)» Дмитрий Ливанов, и.о. директора ФГАНУ «Социоцентр» Андрей Келлер,

 С докладом выступил руководитель ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексей Боровков. Эксперты обсудили ход реализации проекта ПИШ для обеспечения высокопроизводительных экспортоориентированных секторов экономики высококвалифицированными кадрами для достижения технологической независимости страны.