Центр моделирования перспективных ракет - Center for the Simulation of Advanced Rockets
 | |
| Основан | 1997 |
|---|---|
| Расположение | Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн |
| Отдел | Вычислительные науки и инженерия |
| Цель | Разработка точных расчетных моделей твердотельных систем ракетного топлива. |
| Штат сотрудников | Прибл. 80 преподавателей, сотрудников и студентов [1] |
| Области исследований | Жидкости и горение Конструкции и материалы Информатика Системная интеграция Интеграция неопределенности |
В Центр моделирования перспективных ракет (CSAR) является междисциплинарный исследовательская группа в Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн, и является частью Министерство энергетики США с Расширенная программа моделирования и вычислений. Цель CSAR - точно предсказать характеристики, надежность и безопасность твердотопливных ракет.[2]
Компания CSAR была основана в 1997 году в рамках программы Министерства энергетики по передовому моделированию и вычислениям. Цель этой программы - «обеспечить точное прогнозирование производительности, надежности и безопасности сложных физических систем с помощью вычислительного моделирования». CSAR расширяет этот мотив в сферу твердого ракетное топливо, особенно те, которые используются Космический шатл.[1]
CSAR стремится иметь возможность моделировать целые ракетные системы в нормальных и ненормальных ситуациях. Это включает в себя высокоточное моделирование компонентов и 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 их цели.[1]
Направления исследований
CSAR исследует несколько областей.[3] Физическое моделирование реализовано в программном пакете CSAR Rocstar.
- Жидкости и горение - Исследование того, как топливо в ракете воспламеняется и направляется таким образом, чтобы обеспечить тягу.
- Многофазный поток
- Моделирование турбулентности
- Мультимасштабное ускорение (через «масштабирование по времени»)
- Морфология и характеристика пороха
- Моделирование горения пороха
- Конструкции и материалы - Анализ физической структуры ракеты
- Конститутивное моделирование и моделирование повреждений
- Распространение трещин
- Мультимасштабное моделирование материалов
- Молекулярное моделирование границ раздела материалов
- Пространственно-временные разрывные методы Галеркина
- Информатика - Разработка передовых инструментов моделирования и визуализации
- Среды параллельного программирования
- Параллельный ввод / вывод
- Параллельное моделирование производительности и прогнозирование
- Сетка
- Гибридный разделитель геометрической / топологической сетки
- Визуализация
- Системная интеграция - эффективное объединение доступных инструментов и ресурсов
- Объектно-ориентированная среда интеграции
- Гибкая параллельная оркестровка
- Стабильное соединение компонентов и шаг по времени
- Точная и консервативная передача данных на основе общего уточнения
- Стабильное и эффективное распространение по поверхности
- Количественная оценка неопределенности - Определение точности и уверенности в результатах моделирования
- Методы кластеризации для количественной оценки неопределенности на основе выборки
Вычислительная среда
Физическое моделирование выполняется с использованием CSAR Рокстар набор приложений численного решателя. Rocstar был создан CSAR и предназначен для эффективной работы на компьютерах с массовым параллелизмом. Реализация Rocstar осуществляется в MPI и полностью совместим с Адаптивный MPI. В настоящее время Rocstar находится в своей третьей версии, Rocstar 3. Документация по использованию Rocstar 3 доступна через Руководство пользователя.
CSAR использует ряд суперкомпьютерных ресурсов для их моделирования. Наряду с CSAR, Национальный центр суперкомпьютерных приложений расположен в Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн. CSAR использует вычислительную среду, предоставляемую NCSA, для многих симуляций. На факультете вычислительной науки и техники университета имеется суперкомпьютерный кластер, известный как Тьюринг, который также используется CSAR.[4]
Вычислительная среда, используемая CSAR, использует преимущества работы, проделанной Иллинойским университетом. Лаборатория параллельного программирования, особенно Очарование ++ и адаптивный MPI.[5] Эти среды параллельного программирования позволяют разрабатывать приложения, которые легко масштабируются до тысяч процессоров, что позволяет быстро выполнять очень сложные вычисления. В Система поддержки Используемый 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 по всем процессорам, и контрольные точки, которые позволяют сохранять и перезапускать длительные вычисления без необходимости начать сначала.
Используя эти высокопараллельные инструменты, разработчики CSAR создали ряд компонентов, которые могут моделировать различные физические явления, связанные с движением ракеты. Вместе они образуют полную среду моделирования. Ниже приведен список всех модулей Rocstar и ссылки на соответствующие руководства пользователя.
| Поле | имя | Руководство пользователя | Описание |
|---|---|---|---|
| Горение | Rocburn | [1] | |
| Жидкости | RocfloMP | [2] | |
| RocfluMP | [3] | ||
| Roctpart | [4] | ||
| Роктурб | [5] | ||
| Рокрад | [6] | ||
| Твердые тела | Rocfrac | [7] | |
| Rocsolid | [8] | ||
| Информатика | Рокман | [9] | |
| Roccom | [10] | ||
| Рокфейс | [11] | ||
| Рокблас | [12] | ||
| Росин | [13] | ||
| RocHDF | [14] | ||
| Рокмоп | [15] | ||
| Рокрем | [16] | ||
| Ракетчик | [17] | Инструмент визуализации для сложных наборов 2-D и 3-D данных. | |
| Утилиты | Рокбилд | [18] | |
| Роктест | [19] | ||
| Rocdiff | [20] | ||
| Rocprep | [21] |
События
- 11–12 июня 2007 г. Вычислительные науки и инженерия кафедре, на базе CSAR, прошел семинар по Количественная оценка неопределенности. Присутствовало более 40 человек, лекции читали Хабиб Наджм и Николас Дж. Забарас.
- 13 июля 2007 года CSAR провел свой Международный симпозиум по моделированию и симуляции твердотопливных ракет, в котором приняли участие докладчики из CSAR, Япония. JAXA и Франции SNPE [7]
использованная литература
- ^ а б c О CSAR В архиве 13 мая 2008 г. Wayback Machine Проверено 10 октября 2008 г.
- ^ Домашняя страница CSAR В архиве 6 октября 2008 г. Wayback Machine Проверено 10 октября 2008 г.
- ^ Фундаментальные исследования в CSAR В архиве 10 мая 2008 г. Wayback Machine Проверено 10 октября 2008 г.
- ^ CSAR Computing В архиве 1 февраля 2009 г. Wayback Machine Проверено 11 октября 2008 г.
- ^ Лаборатория параллельного программирования: моделирование ракет Проверено 11 октября 2008 г.
- ^ Документация по программному обеспечению CSAR В архиве 13 мая 2008 г. Wayback Machine Проверено 15 октября 2008 г.
- ^ Международный симпозиум по моделированию и моделированию твердотельных ракет В архиве 13 мая 2008 г. Wayback Machine Проверено 10 октября 2008 г.