Algoritmy nové generace pro konkurenceschopnější letecký a kosmický sektor
„Potřebujeme novou generaci nástrojů výpočetní dynamiky kapalin, které by dokázaly maximálně využít systémy s kapacitou 1 exaflop a později i exakapacitní systémy.“
Kvůli vývoji prototypů, testovacím kampaním v aerodynamickém tunelu a skutečným letovým zkouškám jsou letecký výzkum a vývoj velmi nákladné. Replikací těchto testů v digitálním prostoru, známou jako výpočetní dynamika kapalin (CFD), se výrazně snížily náklady na testování a doba potřebná k uvedení na trh. Tyto modely však mají potíže udržet krok s rostoucím výpočetním výkonem, což výrobce letadel připravuje o tolik potřebné zdroje. „Potřebujeme novou generaci nástrojů výpočetní dynamiky kapalin, které by dokázaly maximálně využít systémy s kapacitou 1 exaflop a později i exakapacitní systémy, které by měly být k dispozici za méně než tři roky,“ říká Oriol Lehmkuhl, vedoucí skupiny pro výpočetní dynamiku kapalin ve velkém měřítku v centru Barcelona Supercomputing Center. V rámci projektu NextSim slibují koordinátor projektu Lehmkuhl a jeho partneři sadu nových algoritmů s lepší konvergencí a přesností. Vysvětluje: „Výzkum projektu NextSim posoudí a zlepší základní algoritmy používané v leteckých simulacích. Naším cílem je vytvořit 3D simulaci letadel za dobu kratší než jedna hodina a za jednu noc poskytnout komplexní 3D řešení pro simulace nestacionárního pohybu v rozsahu turbulentních měřítek. Ty umožní konstruktérům letadel získat mnohem více optimalizovaných výsledků v kratším čase.“ Projekt přichází v souvislosti s rostoucím využíváním CFD a průmyslovou poptávkou po větších a delších simulacích. Současné numerické nástroje poskytují pro výpočet problémů průmyslového významu příliš dlouhou dobu a uživatelé se potýkají s nedostatečnou spolehlivostí a přesností těchto řešení v extrémních letových podmínkách. Lehmkuhl poznamenává: „Tyto slabiny brání plnému průmyslovému využití virtuálních nástrojů pro návrh a certifikaci. To platí nejen pro letecký průmysl, ale také pro automobilový průmysl, větrnou energii, pohon, aditivní výrobu a mnoho dalších odvětví.“ Jedním z klíčových úkolů projektu NextSim bude demonstrace jeho metodik pro problémy relevantní pro trh, které definuje projektový partner Airbus. Přestože se výzkum zaměří na letecké otázky, jako je snižování emisí, bezpečnost, hluk a výkonnost, lze jej aplikovat v jakémkoli odvětví, které se při svých návrzích opírá o numerickou diskretizaci a integraci parciálních diferenciálních rovnic.
Keywords
NextSim, HPC, vysoce výkonná výpočetní technika, superpočítač, technologie, digitální suverenita, kvantová výpočetní technika, inovace, zelená výpočetní technika, energeticky účinný, dovednosti, malé a střední podniky