वांतरिक्ष मौसम अनुसंधान

वांतरिक्ष मौसम अनुसंधान

वांतरिक्ष मौसम अनुसंधान समूह

फ्लोस्लवर इकाई के बंद होने के उपरांत, संख्यात्मक मॉडलिंग में शामिल व्यक्ति सीटीएफडी प्रभाग नियुक्‍त किए गए। चूंकि इन लोगों को मौसम अनुसंधान, तरल गतिकी, मौसम विज्ञान, अभिकलनीय विज्ञान और सूचना प्रौद्योगिकी में विशेषज्ञता प्राप्त थी, उनके कौशल का सर्वश्रेष्ठ उपयोग करने हेतु एक अलग शोध समूह, वांतरिक्ष मौसम अनुसंधान समूह स्थापित किया गया। समूह का फोकस वांतरिक्ष मौसम के साथ हवाईपत्‍तन मौसम की तथ्‍यों जो हवाईपत्‍तन के संचालन को प्रभावित करता है, क्लियर एयर विक्षभ, वांतरिक्ष मौसम दृश्य तकनीक, विमानन मौसम के खतरे और शहरी सीएफडी। इसके अतिरिक्‍त समूह के अनुभव को एनएएल वायुयान कार्यक्रम के लिए आवर्ती प्रवाह का प्रयोग प्रोपेलर सिमुलेशन से निपटने हेतु उपयोग किया जा रहा है।

वातावरण के बहु-स्तरीय मॉडलिंग

वायुमंडलीय प्रवाह में मापनों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है जो आमतौर पर विक्षोभ है। विमानन मौसम, शहरी सीएफडी, पवन ऊर्जा की समस्याओं के लिए हमें कई अलग-अलग लंबाई और समय के मापनों की आवश्यकता है। विस्‍तृत संख्यात्मक मॉडल अभिकलनात्‍मक रूप से निषेधात्मक है, इसलिए इस कलिए एक अलग रास्‍ता है कि विभिन्‍न मापनों के लिए विकसित कुछ संख्यात्मक मॉडलों को जोडना और इस मिश्रित मॉडलों का प्रयोग करना। हमने एनएएल के वर्षा जीसीएम (एक वैश्विक वायुमंडलीय मॉडल), एनसीएआर के डब्लूआरएफ (एक क्षेत्रीय मौसम मॉडल) और ओपनफोम (एक ओपन सोर्स सीएफडी पैकेज) को सफलतापूर्वक जोड़ा है। इस प्रणाली से निपटने की समस्या का एक उदाहरण है: बडे इमारतों के फ्लो फास्‍ट पर विभिन्न शहरों में सीमा परत प्रोफाइल का प्रभाव।

डाटा का विश्लेषण और पीडीई के समाधान हेतु हाइब्रिड स्पेक्ट्रल विधि

वायुयान एवं वायुमंडल में होने वाले प्रवाह के विभिन्‍न मापनों के भंवरों के बीच पारस्‍परिकता महत्वपूर्ण है। हालांकि, कई मापन कार्यों का विश्लेषण गणितीय और संख्यात्मक विधियों के लिए एक चुनौती है। कार्यों के संक्षिप्‍त निरूपण हेतु जो व्यापक रूप से विभिन्‍न मापनों पर फैले हुए हैं, हमने एक संकर परिवर्तन प्रस्तावित किया है जिसमें फोरियर और वेवलेट के दोनों गुणों को जोड़ता है। यह परिवर्तन एक-आयामी पीडीई, लहर, प्रसार और विसकोस बर्गर समीकरण के समाधान के लिए इस्तेमाल किया गया है। इस विधि को दो-आयामों तक भी बढ़ाया गया है। पहले एक डबल फोरियर + वेवलेट विस्तार और फिर एक गोलाकार हार्मोनिक्स + वेवलेट विस्तार एक मंडल पर कार्य को दिखाने के लिए। विभिन्न मापनों का बेहतर निरूपण हेतु वायुमंडलीय डाटासेट का विश्लेषण करने के लिए इस विधि का उपयोग किया जा सकता है।

जटिल वैज्ञानिक/औद्योगिक कोडों का समरूपता

अभिकल्‍प संख्यात्मक अनुकरण महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है तथा समस्‍यएं बढ़ती हैं, कोड की अभिकलनात्‍मकता दक्षता महत्वपूर्ण बन जाती है। हमारी वैज्ञानिक समूह वैज्ञानिक कोडों की समरूपता और अनुकरण करने में बडे अनुभवी हैं। इसमें आंतरिक (जैसे वर्षा जीसीएम) के साथ अन्य संगठनों और निजी उद्योगों के लिए विकसित कोड भी शामिल हैं।

विमानन मौसम के खतरों की सूचना की गणना

बढ़ती हुई हवाई यातायात के कारण सुरक्षा और रखरखाव मौसम की स्थितियों पर निर्भर करती है। हमने मौसम संबंधी खतरों की सूचना की गणना हेतु एल्गोरिथ्‍म और सॉफ्टवेयर विकसित किए हैं जैसे वायुमंडलीय डाटासेट के कारण क्लियर-एयर विक्षोभ, विंड-शियर और वेक-वोर्टेक्‍स हो सकता है। इनका प्रयोग पूर्व घटनाएं या पूर्वानुमान के अध्ययन हेतु किया जा सकता है।

शहरी सीएफडी: बहु भवनों का फ्लो पास्‍ट अनुकरण

शहरों की विस्फोटक वृद्धि से स्‍थल और ऊर्जा की मांग के कारण स्थानीय प्रवाह विशेषताओं को समझने और मॉडल बनाना महत्वपूर्ण होता जा रहा है। शहरी सीएफडी ऐसी घटनाओं जैसे पवन ऊर्जा उत्पादन, प्रदूषण फैलाना, शहरी गर्म-द्वीप आदि से निपट सकता है। इस उद्देश्य के लिए बहु-मापन मॉडलिंग प्लेटफॉर्म (टी 1) सही है। हमने वायुमंडलीय सीमा परत में कई ऊंची इमारतों के लिए इस प्‍लैटफार्म का अनुकरण किया है।

ओपन सोर्स कोड का प्रयोग कर नोदक प्रवाह (स्‍टैंड एलोन और वायुयान पर) का आरएएनएस अनुकरण

नोदक प्रवाह के अनुकरण हेतु ओपन-सोर्स कोड के माध्यम से कार्य प्रणालियों को विकसित किया गया है। इसमें उचित ग्रिड का निर्माण, ओपनफोम में एएमआई तकनीक का प्रयोग और एसयू2 में एक्‍चुएटर डिस्क शामिल हैं। स्टैंड-एलोन अभिविन्‍यास और वायुयान के साथ अनुकरण किया गया है।

अस्थिर प्रवाह के लिए अनुकूलित दृश्‍य उपकरण

दृश्‍य संगणन गतिविधि का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है और एचपीसी के लिए और अधिक है। मौजूदा ग्राफिक पैकेज हमेशा जरूरतों को पूरा नहीं करते हैं। इसलिए अस्थिर प्रवाह को देखने के लिए ओपनजीएल, शेल स्क्रिप्ट और पायथन स्क्रिप्ट को प्रयोग करने वाले अनेक कस्टमाइज़्ड प्रोग्राम विकसित किए गए हैं। वायुमंडल प्रवाह दृश्यों के लिए वीटीके आधारित मायावी पैकेज का एक अनुकूलित संस्करण उपयोग किया जाता है।