Центр моделирования перспективных ракет
 | |
| Основан | 1997 |
|---|---|
| Расположение | Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн |
| Отделение | Вычислительная наука и инженерия |
| Цель | Разработка точных расчетных моделей твердотельных ракетных топливных систем. |
| Персонал | Прибл. 80 преподавателей, сотрудников и студентов [1] |
| Области исследований | Жидкости и горение Структуры и материалы Информатика Системная интеграция Интеграция неопределенности |
Центр моделирования перспективных ракет ( CSAR ) — междисциплинарная исследовательская группа при Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн , входящая в состав энергетики США Министерства Программы перспективного моделирования и вычислений . Цель CSAR — точно спрогнозировать характеристики, надежность и безопасность твердотопливных ракет. [2]
CSAR был основан в 1997 году как часть программы перспективного моделирования и вычислений Министерства энергетики. Цель этой программы — «обеспечить точное прогнозирование производительности, надежности и безопасности сложных физических систем посредством компьютерного моделирования». CSAR распространяет этот мотив на сферу твердого ракетного топлива , особенно того, которое используется в космических кораблях "Шаттл" . [1]
CSAR стремится иметь возможность моделировать целые ракетные системы в нормальных и нештатных ситуациях. Это предполагает высокоточное моделирование компонентов, динамики потока топлива и других факторов окружающей среды. Моделирование этого требует больших вычислительных мощностей, порядка тысяч процессоров. Развитие вычислительной инфраструктуры имеет решающее значение для достижения поставленной цели. [1]
Области исследований
[ редактировать ]CSAR исследует несколько областей. [3] Физическое моделирование реализовано в пакете программного обеспечения Rocstar компании CSAR.
- Жидкости и горение . Исследование того, как топливо ракеты воспламеняется и направляется таким образом, чтобы обеспечить тягу.
- Многофазный поток
- Моделирование турбулентности
- Многомасштабное ускорение (через «масштабирование времени»)
- Морфология/характеристика пороха
- Моделирование сгорания топлива
- Конструкции и материалы . Анализ физической конструкции ракеты.
- Конституционное моделирование и моделирование повреждений
- Распространение трещины
- Многомасштабное моделирование материалов
- Молекулярное моделирование интерфейсов материалов
- Разрывные в пространстве-времени методы Галеркина
- Информатика — разработка передовых инструментов моделирования и визуализации.
- Среды параллельного программирования
- Параллельный ввод-вывод
- Параллельное моделирование и прогнозирование производительности
- Сетка
- Гибридный разделитель геометрической/топологической сетки
- Визуализация
- Системная интеграция — эффективное объединение доступных инструментов и ресурсов.
- Объектно-ориентированная среда интеграции
- Гибкая параллельная оркестровка
- Стабильная связь компонентов и временной шаг
- Точная и консервативная передача данных на основе общего уточнения
- Стабильное и эффективное распространение по поверхности
- Количественная оценка неопределенности — определение точности и достоверности результатов моделирования.
- Методы кластеризации для количественной оценки неопределенности на основе выборки
Вычислительная среда
[ редактировать ]Физическое моделирование выполняется с использованием CSAR Rocstar пакета численных решателей . Rocstar был создан CSAR и предназначен для эффективной работы на компьютерах с массовым параллелизмом. Реализация Rocstar выполнена в MPI и полностью совместима с Adaptive MPI . В настоящее время существует третья версия Rocstar, Rocstar 3. Документация по использованию Rocstar 3 доступна в Руководстве пользователя .
CSAR использует ряд суперкомпьютерных ресурсов для своего моделирования. Наряду с CSAR, Национальный центр суперкомпьютерных приложений расположен в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн . CSAR использует преимущества вычислительной среды, предоставляемой NCSA, для многих симуляций. На факультете вычислительной науки и техники университета имеется суперкомпьютерный кластер, известный как Тьюринг , который также используется CSAR. [4]
Университета Иллинойса Вычислительная среда, используемая CSAR, использует преимущества работы, проделанной Лабораторией параллельного программирования , в частности Charm++ и Adaptive MPI. [5] Эти среды параллельного программирования позволяют разрабатывать приложения, которые легко масштабируются до тысяч процессоров, что позволяет быстро выполнять очень сложные вычисления. Система времени выполнения , используемая как Charm++, так и AMPI, имеет две основные функции, которые используются программным обеспечением CSAR: балансировка нагрузки, которая помогает повысить производительность за счет равномерного распределения работы между всеми процессорами, и контрольных точек, которые позволяют сэкономить длительные вычисления. и перезапустился без необходимости начинать заново.
Используя эти высокопараллельные инструменты, разработчики CSAR создали ряд компонентов, способных моделировать различные физические явления, связанные с ракетным движением. В совокупности они обеспечивают полноценную среду моделирования. Ниже приведен список всех модулей Rocstar и ссылки на соответствующие руководства пользователя.
| Поле | Имя | Руководство пользователя | Описание |
|---|---|---|---|
| Горение | Рокберн | [1] | |
| Жидкости | РокфлоМП | [2] | |
| РокфлуМП | [3] | ||
| Рокпарт | [4] | ||
| Роктурб | [5] | ||
| Рокрад | [6] | ||
| Твердые вещества | Рокфрак | [7] | |
| Роксолид | [8] | ||
| Информатика | Рокман | [9] | |
| Рокком | [10] | ||
| Рокфейс | [11] | ||
| Рокблас | [12] | ||
| Росин | [13] | ||
| РокHDF | [14] | ||
| Рокмоп | [15] | ||
| Рокрем | [16] | ||
| ракетчик | [17] | Инструмент визуализации сложных наборов 2-D и 3-D данных. | |
| Утилиты | Рокбилд | [18] | |
| Роктест | [19] | ||
| Рокдифф | [20] | ||
| Рокпреп | [21] |
События
[ редактировать ]- UIUC 11–12 июня 2007 г. отдел вычислительных наук и инженерии , в котором находится CSAR, провел семинар по количественной оценке неопределенности . На мероприятии присутствовало более 40 человек, лекции читали Хабиб Наджм и Николас Дж. Забарас .
- 13 июля 2007 года CSAR провел свой Международный симпозиум по моделированию и моделированию твердотопливных ракет, в котором приняли участие докладчики из CSAR, японского JAXA и французского SNPE. [7]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с О CSAR. Архивировано 13 мая 2008 г. на Wayback Machine. Проверено 10 октября 2008 г.
- ^ Домашняя страница CSAR. Архивировано 6 октября 2008 г., на Wayback Machine. Проверено 10 октября 2008 г.
- ^ Фундаментальные исследования в CSAR. Архивировано 10 мая 2008 г., на Wayback Machine. Проверено 10 октября 2008 г.
- ↑ CSAR Computing. Архивировано 1 февраля 2009 г., на Wayback Machine. Проверено 11 октября 2008 г.
- ↑ Лаборатория параллельного программирования: моделирование ракет , получено 11 октября 2008 г.
- ↑ Документация по программному обеспечению CSAR. Архивировано 13 мая 2008 г. на Wayback Machine . Проверено 15 октября 2008 г.
- ↑ Международный симпозиум по моделированию и моделированию твердотопливных ракет. Архивировано 13 мая 2008 г., в Wayback Machine. Проверено 10 октября 2008 г.