 | |
| Основан | 1997 г. |
|---|---|
| Место расположения | Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн |
| отделение | Вычислительные науки и инженерия |
| Цель | Разработка точных расчетных моделей твердотельных систем ракетного топлива. |
| Сотрудники | Прибл. 80 преподавателей, сотрудников и студентов [1] |
| Области исследований | Жидкости и горение Конструкции и материалы Информатика Системная интеграция Интеграция неопределенности |
Центр моделирования перспективных ракет ( CSAR ) является междисциплинарной исследовательской группы в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампань , и является частью департамента Соединенных Штатов энергетики «s Advanced Simulation и вычислительной программы . Целью CSAR является точное прогнозирование характеристик, надежности и безопасности твердотопливных ракет. [2]
CSAR была основана в 1997 году в рамках программы Министерства энергетики по передовым моделированию и вычислениям. Цель этой программы - «обеспечить точное прогнозирование производительности, надежности и безопасности сложных физических систем с помощью вычислительного моделирования». CSAR распространяет этот мотив на сферу твердого ракетного топлива , в частности, используемого в космических челноках . [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]
Области исследований [ править ]
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
- Компьютерные науки - 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 [ править ]
Физическое моделирование выполняется с использованием набора программных решателей CSAR Rocstar . Rocstar был создан CSAR и предназначен для эффективной работы на компьютерах с массовым параллелизмом. Реализация Rocstar выполняется в MPI и полностью совместима с Adaptive MPI . В настоящее время Rocstar находится в своей третьей версии, Rocstar 3. Документация по использованию Rocstar 3 доступна в Руководстве пользователя .
CSAR использует ряд суперкомпьютерных ресурсов для их моделирования. Наряду с CSAR, Национальный центр приложений суперкомпьютеров расположен в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн . CSAR использует преимущества вычислительной среды, предоставляемой NCSA для многих симуляций. На факультете вычислительных наук и инженерии университета есть суперкомпьютерный кластер, известный как Turing , который также используется CSAR. [4]
Вычислительная среда, используемая CSAR, использует преимущества работы, проделанной Лабораторией параллельного программирования Университета Иллинойса , в частности, Charm ++ и Adaptive MPI. [5] Эти среды параллельного программирования позволяют разрабатывать приложения, которые легко масштабируются до тысяч процессоров, что позволяет быстро завершить 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 по всем процессорам, и контрольных точек, что позволяет сохранить длительные вычисления. и перезапустился без необходимости начинать заново.
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 [ править ]
- 11–12 июня 2007 г. в отделе вычислительной науки и техники UIUC , где находится CSAR, был проведен семинар по количественной оценке 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 твердотельных ракет, на котором выступили докладчики из CSAR, японской JAXA и французской SNPE [7]
Ссылки [ править ]
- ^ a b c О CSAR. Архивировано 13 мая 2008 г. на Wayback Machine. Проверено 10 октября 2008 г.
- ^ CS Главных архивации 6 октября 2008, в Wayback Machine извлекаться 10 октября 2008
- ↑ Фундаментальные исследования в CSAR. Архивировано 10 мая 2008 г., на Wayback Machine - 10 октября 2008 г.
- ^ CSAR Computing архивации 1 февраля 2009, в Wayback Machine извлекаться 11 октября 2008
- ^ Параллельное программирование Lab: Ракетно Моделирование Проверено 11 октября 2008
- ^ CSAR Software Documentation архивации 13 мая 2008, в Wayback Machine извлекаться 15 октября 2008
- ↑ Международный симпозиум по моделированию и симуляции твердотопливных ракет. Архивировано 13 мая 2008 г., на Wayback Machine. Проверено 10 октября 2008 г.
