Innowacje w zakresie oprogramowania wspomagające przemysł wydobywczy
Bez komputerów, badanie interakcji gleba-ciecz jest prawdziwą studnią bez dna. Wymaga ono przeprowadzania eksperymentów na dużą skalę, w których należy uwzględniać w każdej nowej lokalizacji czynniki takie jak wiatr, grawitacja, fale, prądy i zmieniające się cechy dna morskiego. Z drugiej strony, oprogramowanie pokonujące problemy numeryczne związane z dużymi odkształceniami i ciśnieniem cieczy, które występują w interakcji między glebami i cieczami, może być prawdziwym przełomem. „Naszym celem było rozwiązywanie problemów związanych z dużymi deformacjami miękkiej gleby (piasku, gliny, torfu) w interakcji z wodą, charakterystycznych dla ochrony przybrzeżnej, nadbrzeżnej i przeciwpowodziowej, i inżynierii przybrzeżnej”, mówi dr Alexander Rohe, koordynator sieci MPM-DREDGE i badacz w firmie Deltares. Projekt korzystał już z pracy nad pionierskimi dziełami Uniwersytetu w Cambridge i Deltares. Obie instytucje zidentyfikowały tak zwaną Metodę Punktu Materiałowego (MPM) jako potencjalne rozwiązanie dla rozwiązywania problemów związanych z interakcją gleby i cieczy, przy jednoczesnym wsparciu czterech największych europejskich firm zajmujących się pogłębianiem w ramach MPM-DREDGE, co umożliwiło im opracowanie konkretnych zastosowań dla tego sektora. Przemysł pogłębiający jest rzeczywiście kluczowy w rozwiązywaniu problemów związanych z rozwojem portów, rekultywacją gruntów, poszukiwaniem i eksploatacją ropy naftowej i gazu ziemnego, morskimi farmami wiatrowymi oraz szeregiem innych inicjatyw dotyczących interakcji gleby i cieczy. Odwoływanie się do europejskiego przemysłu wydobywczego Zastosowania MDM-DREDGE obejmują pogłębianie gleb do wydobycia piasku i związane z nimi ryzyko upłynniania i złamywania, co prowadzi do awarii podwodnych zboczy; instalacja geozbiorników do budowy falochronów; oraz modelowanie erozji w projektowaniu fundamentów przybrzeżnych, ochrona przed szorowaniem, zbrojenia, podwodne zbocza i kanały/wały. W ramach już ukończonego projektu, z powodzeniem opracowano kod komputerowy 3D oparty na technologii MPM, który może być wykorzystany do modelowania dużych problemów z odkształcaniem dla interakcji gleba-ciecz. To numeryczne narzędzie zostało zweryfikowane, zademonstrowane i zintegrowane z oprogramowaniem Annura3D, które łączy wcześniejsze prace Cambridge i Deltares. „Osiągnęliśmy znaczne ulepszenia MPM w kierunku modelowania dwóch ciągów, tj. wody i ciał stałych, z ich wzajemnym oddziaływaniem. Woda może przepływać do glebowych stałych ciał, przepływać przez nie, a także może wyciekać, powodując deformację gleby. Nowe podejście umożliwia również modelowanie przejścia stanu, tj. fluidyzację materiału stałego oraz krzepnięcie lub sedymentację mieszanin lub szlamów w wodzie gruntowej", mówi dr Rohe. Dzięki nowemu oprogramowaniu, zespół ma nadzieję przekonać przemysł pogłębiania do wykorzystywania zaawansowanych technik modelowania numerycznego, aby poprawić skuteczność ich działań związanych z pogłębianiem i projektowaniem ich konstrukcji. Wersja beta została wydana w styczniu 2017 r., a oficjalne wydanie zostanie wydane we wrześniu 2018 r., gdy tylko konsorcjum zakończy testowanie i sprawdzanie nowych funkcji. Od tej chwili Wspólnota Badawcza Anura3D MPM będzie kontynuować rozwój, a nowe publikacje będą planowane co sześć miesięcy. „Obecnie nie jest to oprogramowanie typu open-source, ale jest dostępne na żądanie. W ciągu najbliższych trzech lat będziemy starali się wydać pełną wersję typu open-source" — mówi dr Rohe. Rozpoczęły się nowe projekty badawcze, które opierają się na wynikach projektu, podczas gdy dodatkowe wnioski z programu H2020 zostały przedłożone do oceny.
Słowa kluczowe
MPM-DREDGE, pogłębianie, narzędzie numeryczne, oprogramowanie, przemysł, Annura3D, metoda punktu materiałowego, ciśnienie płynu, interakcja z płynem glebowym, ochrona przeciwpowodziowa
