Parameteroptimering for en tryggere verden

Alvorlige gasseksplosjonsulykker tar liv og fører til store materielle skader. Ulykkene kan skje overalt hvor brennbare væsker eller gasser håndteres – i både prosessindustrien og befolkede områder. For å redusere risikoen, er det viktig å forutse skadene etter en potensiell ulykke før den skjer. For eksempel, å analysere mulige trykkskader på bygninger, gir kunnskap som kan brukes til å bygge et sikrere anlegg. Siden gasseksplosjoner er veldig komplekse fysiske fenomener, trengs det et verktøy for å beregne konsekvensene.

En metode er å benytte et Computational Fluid Dynamics (CFD) verktøy for å simulere eksplosjoner på en virtuell geometrimodell av området. Verktøyet løser en matematisk modell. Å simulere en ulykke på stor, industriell skala krever svært mye regnekraft. Derfor må vi forenkle modellen så mye vi kan. Vi bytter ut noen av de komplekse delene med enkle uttrykk som er basert på observasjoner fra eksperimenter. Et uttrykk kan f. eks. inneholde en konstant kalt parameter C. For at simuleringsresultatene skal speile virkeligheten så godt som mulig sammenligner vi resultatene med utvalgte eksperimentelle målinger – og bestemmer oss for å sette parameteren C til en verdi, la oss si 2. Men for et annet eksperiment kan det være bedre at C har verdien 3! Hvilke verdier er optimale dersom vi har andre parametere D, E, F og G og mange eksperimenter?

Å løse dette problemet ved å manuelt prøve forskjellige verdier er tidkrevende og fører sikkert ikke til optimale verdier. Vi har derfor utviklet en metode for optimering av modellparameterne C-G og anvendt den med suksess på en rekke relevante eksperimenter. Arbeidet viste at den optimerte modellen simulerer konsekvensene av eksplosjoner mye mer nøyaktig enn den originale. Forbedringen var spesielt markant da vi optimerte en nylig utviklet modell med nye parametere som ikke har vært justert manuelt før. Optimeringen er dermed veldig verdifull i modellutviklingsprosessen.

Personalia

Anna-Lena Both er født og oppvokst i Tyskland. Hun har en mastergrad i matematikk fra RWTH Aachen Universitet, Tyskland. Hun har vært ansatt i Gexcon AS siden 2015 og arbeidet med et ph.d.-prosjekt tilknyttet institutt for informatikk ved Universitetet i Bergen. Prosjektet ble delvis finansiert av Norges Forskningsrådet.