Fra formel til praktisk nytte: Kan ta 15 år

Matematiske formler og modeller for bølgeberegninger krever svært store datamaskinressurser. Men i løpet av de 15 årene det tar å utvikle en matematisk formel fra idé til industriaksept, mangedobles regnekraften i datamaskinene. Matematiske modeller som for bare noen år siden var for omstendelige for datamaskinen, er greie å kjøre i dag. Om noen år kan man kjøre enda mer avanserte beregninger.

Forskningsgruppen til professor John Grue ved Matematisk institutt har de siste årene levert to store matematiske bidrag om sikkerheten i havområder for skip og oljeinstallasjoner. For noen år siden leverte de et analyseverktøy for beregning av strøm og bølger.

– Denne formelen er blitt en del av de etablerte analysene i Veritas og internasjonale oljeselskaper. Dette dreier seg om skipsfarten og sikkerheten til sjøs. Formelen kan analysere ting vi tidligere ikke kunne, slik som hvordan plattform og skip driver med bølger, sier Grue.

Nå har matematikerne nettopp levert en ny metode som gjør det langt enklere å beregne bølgekrefter i mange samtidige bølger.

– Vi har funnet et knep. Dette er magisk. Metoden åpenbarte seg plutselig for oss. Den er langt raskere enn vi tidligere trodde. Vi kan nå få svarene eksplisitt ved å finne en løsning uten å løse en eneste likning. Veritas skal bruke formelen til å oppgradere analyseverktøyet av realistiske beregninger av svært steile bølger i havområdene.

Tung prosess

John Grue poengterer at det er forferdelig krevende å modellere bølger. Forskningsarbeidet deres starter først med en praktisk anvendelse, slik som å studere undervannsbølger ved Ormen-lange-plattformen, hvordan bølger skaper store vibrasjoner i kablene på sjøbunnen og hvordan høye bølgetopper påvirker produksjonsutstyr i fast posisjon.

• Først må vi skjønne den fysiske prosessen. Jo mer vi skjønner, desto mer er vi i stand til å fravriste hemmelighetene til prosessen. Så er det på tide å tenke matematikk. Etter at vi har funnet raske algoritmer og simulert, tester vi resultatene mot forsøk.

Simuleringene er så tunge at John Grue både lager en forenklet fysisk og matematisk modell for å få oversikt og en avansert datamodell for å simulere de store bølgene i detalj.

Han sier at disse datasimuleringene er blitt et viktig bindeledd mellom teori og industrioppdrag. Årsaken er at simuleringsmodeller gjør det langt lettere å forstå kompliserte prosesser.

– Vi har valgt å fokusere på industriell aktivitet i havområdene, der Norge kan spille en ledende rolle internasjonalt. Det vi har gjort, er eksempler på at fysisk-matematisk forskning på viktige prosesser er blitt til hardkokt anvendelse i norsk industri. Den industrielle bruken av metodene våre løfter sikkerheten i havområdene, påpeker John Grue, som sier det er en fjær i hatten at metodene også har vakt stor internasjonal interesse i det faglige miljøet.