Los investigadores Eusebio Valero, de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), Oriol Lehmkuhl del Barcelona Supercomputing Center -Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), y Guillermo Paniagua de la Universidad de Purdue (Purdue) en Estados Unidos, se han unido en el proyecto TRANSDIFFUSSE, que ha conseguido casi 10 millones de euros con una Synergy Grant (SyG) del Consejo Europeo de Investigación (ERC) en la convocatoria de 2024. El esquema SyG del ERC es una de las modalidades de financiación más prestigiosas y competitivas de la Unión Europea.

Con la mirada puesta en el futuro sostenible de la aviación, el proyecto TRANSDIFFUSSE presenta un ambicioso programa para desarrollar un innovador modelo basado en Inteligencia Artificial (IA) que pueda revolucionar las tecnologías de propulsión. El proyecto promete un impacto significativo en la transición hacia una aviación y generación de energía más limpia y eficiente.

Este ambicioso proyecto reúne la experiencia en modelización numérica del grupo de Eusebio Valero en la UPM, que será además el coordinador del proyecto, las capacidades computacionales de alta fidelidad del grupo de Oriol Lehmkuhl del BSC-CNS y el ingenio experimental de Guillermo Paniagua de la Universidad de Purdue en Estados Unidos.

Principales objetivos del proyecto

Una de las principales innovaciones de TRANSDIFFUSE será la creación de FluidGPT, un modelo basado en IA que se espera genere avances significativos en energía sostenible, como el desarrollo de motores de combustión de hidrógeno a presión (PGC). Estas innovadoras turbinas compactas y ligeras prometen ser altamente eficientes, rediseñando los estándares de propulsión en aeronáutica y sistemas de generación de energía.

El reto que aborda el proyecto es el control de los flujos transónicos que se generan desde la cámara de combustión, un desafío que ha obstaculizado el diseño de turbomaquinaria compacta. A través de FluidGPT, el consorcio pretende caracterizar, predecir y manipular estos flujos complejos e inestables, desbloqueando así el desarrollo de pasajes difusores transónicos, un componente crítico en motores nuevos que demandan eficiencia y compacidad.

Distintos niveles de impacto

El modelo Fluid GPT se basará en las ecuaciones de Navier-Stokes, lo que permitirá por primera vez, reproducir configuraciones de flujo que hasta ahora eran inimaginables en condiciones transónicas. A partir de este modelo, se podrán definir procedimientos de control de flujo que permitan activar o desactivar las estructuras individuales ya identificadas, y estudiar su efecto en fenómenos físicos observables (como el desprendimiento, la acústica, la transferencia de calor, la fricción, etc.). Este desafío no ha sido logrado por la comunidad científica y tiene el potencial de revolucionar la mecánica de fluidos, generando un impacto significativo en futuros diseños académicos e industriales beneficiando tanto al sector aeronáutico como al de generación de energía.

TRANSDIFFUSE sentará las bases para el desarrollo de un motor basado en hidrógeno, pero los hallazgos y nuevos métodos se extenderán mucho más allá. El impacto en la industria podría ser por tanto significativo, ya que los resultados de TRANDSDIFFUSE tienen potencial para revolucionar sectores como la aeronáutica, la energía eólica o la propulsión de vehículos. Áreas como la ingeniería química, la bioingeniería, incluso la economía, se beneficiarán de esta investigación.

Financiación y reconocimiento para los investigadores

El reconocimiento y prestigio que conlleva la obtención de una SyG es uno de los mayores beneficios para los tres investigadores principales del proyecto. "Conseguir financiación para un proyecto de tal envergadura es un reflejo de la confianza en nuestro trabajo y fortalece nuestra reputación como líderes en el campo", comentó uno de ellos. Este reconocimiento podría abrir puertas a nuevas colaboraciones y proyectos de investigación en el futuro.

Además de la visibilidad, el desarrollo del proyecto TRANSDIFFUSE permitirá la generación de datos valiosos y resultados innovadores, con un alto potencial para ser publicados en revistas científicas de impacto. Este aumento en la producción científica no solo contribuirá al enriquecimiento académico de los IPs, sino que también es fundamental para su avance profesional.

El acceso a redes nacionales e internacionales es otra de las ventajas de esta financiación. "Conectar con otros expertos en diversas áreas no solo fortalece nuestro proyecto, sino que también puede dar origen a nuevas líneas de investigación a largo plazo", señalaron los investigadores, vislumbrando un futuro lleno de oportunidades.

El crecimiento del equipo de investigación también está en la agenda, ya que los fondos permitirán la contratación de estudiantes de doctorado, postdoctorados y otros investigadores.

Trayectoria profesional de los IPs del proyecto

Eusebio Valero es Doctor Ingeniero Aeronáutico por la UPM y Catedrático en dicha Universidad. Líder del grupo NUMATH (Numerical Mathematics), cuenta con más de 30 años de experiencia profesional en los que ha publicado más de 200 trabajos en el campo de la dinámica de fluidos y la simulación numérica. Dirige un equipo de 15 investigadores y ha participado, y coordinado, más de 40 proyectos de investigación en colaboración con la industria aeronáutica y centros de investigación nacionales e internacionales, desarrollando líneas de investigación relacionadas con el análisis de datos, el aprendizaje automático, la aerodinámica computacional, la simulación de fluidos, el control de flujo, la computación a gran escala y la optimización numérica.

Oriol Lehmkuhl es investigador Ramón y Cajal y dirige el grupo de Dinámica de Fluidos Computacional a Gran Escala en el BSC-CNS. A lo largo de su carrera el Dr. Lehmkuhl ha participado en 18 proyectos nacionales y de la UE financiados centrados en el desarrollo de códigos HPC CFD y ha participado en 25 proyectos de investigación de computación de alto rendimiento de la Red Española de Supercomputación (RES), 4 proyectos Tier-0 PRACE HPC y 1 proyecto INCITE en Argonne. Sus principales intereses de investigación son el modelado de turbulencias, el modelado multifásico, la computación de alto rendimiento, el modelado multifísico y multiescala y las simulaciones aerodinámicas.

Guillermo Paniagua es Full Profesor de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Purdue (EE. UU.) donde lidera investigaciones en aviación sostenible y generación de energía. Su trabajo se centra en tecnologías de turbinas de alta velocidad, explorando los límites operativos de las turbinas transónicas para mejorar su eficiencia. En su trabajo como director del Centro de Tecnología Universitaria de Rolls-Royce en Turbinas compactas, el Profesor Paniagua permite avanza el diseño de turbinas y técnicas innovadoras de medición. Guillermo ha recibido el Premio de Investigación Humboldt, el Premio Fulbright en Tecnología de Energía Alternativa, el Premio ASME IGTI de Tecnología de Motores de Aviones.

El ERC y las ayudas Synergy

El ERC, creado por la Unión Europea (UE) en 2007, es la principal organización europea de financiación de la investigación de excelencia en todas las áreas del conocimiento, dotado con un presupuesto que representa el 17% del presupuesto general del actual programa marco de investigación e innovación (I+I) de la UE Horizonte Europa para el periodo 2021-2027.

De entre los distintos esquemas del ERC, el SyG es el único en el que se participa de forma colaborativa, con hasta 4 Investigadores principales, para abordar retos complejos en la frontera del conocimiento científico, que no podrían ser abordados efectivamente por un solo investigador. Los investigadores pueden pertenecer a instituciones de investigación diferentes, incluso fuera de Europa. Financia con hasta 10 Millones estos proyectos que pueden tener una duración de hasta 6 años.

En total, 57 proyectos han conseguido financiación en la convocatoria de 2024 de SyG, con una tasa de éxito del 10,4%, 11 de ellos con grupos en entidades españolas. Abordan diversas cuestiones científicas, siendo TRANSDIFFUSE el único proyecto que explora nuevas líneas en propulsión y mecánica de fluidos. En los proyectos financiados participarán 201 investigadores que serán acogidos en 184 instituciones en 24 países miembros y asociados distintos. 22 de los grupos incluyen investigadores que se encuentras en instituciones fuera de Europa, incluyendo a Estados Unidos como en el proyecto TRANSDIFFUSE.

Participación reciente de la UPM en ERC

TRANSDIFFUSE, coordinado por Eusebio Valero, es el primer proyecto financiado por el esquema SyG del ERC que recibe la UPM. Con una dotación total de 9.823.000 euros, de los que la UPM recibe 3.347.000 euros, es el proyecto europeo que ha recibido, hasta la fecha, mayor subvención en nuestra Universidad en los Programas Marco de la UE.

Se une a los proyectos que han recibido financiación recientemente del ERC en los que la UPM es la institución de acogida, como el proyecto MIRACLE de Sergio Fernández Garrido del Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología (ISOM) y off-shore de Esteban Ferrer (ETSIAE), ambos en la convocatoria 2022 en la modalidad Consolidator Grant (CoG); CausT de Javier Jiménez Sendín (ETSIAE) en la modalidad Advanced (AdG) en 2020 y ECCO de Ángel Goñi-Moreno (CBGP) en la modalidad CoG en 2021.