法國研究團隊利用超級計算機首次完成整台航空發動機高保真仿真

導讀：據hpcwire網站2020年7月14日報道，法國圖盧茲的一傢俬人實驗室CERFACS的一個團隊已經使用了來自歐洲高級計算合作組織（PRACE）的超級計算機資源，首次完成了整個飛機發動機的完整的，高保真度的仿真。

工業設計師在設計車輛推進或外部新元件的設計時，通常會使用流體動力學來優化發動機外形氣流以提高車輛的速度和效率。但是，這些流體動力學模擬的計算量通常很大，這使得研究人員通常只模擬系統的一小部分，或者將整個系統進行大幅簡化，讓其接近實際結果。

該項目名為“FULLEST（First full engine computation with Large Eddy Simulation Resources)”，即使用大型渦流模擬資源進行首個完整發動機計算。通過FULLEST項目，由Carlos Pérez Arroyo和Jérme Dombard領導的研究團隊模擬了DGEN380“渦扇”商用渦扇發動機的三個關鍵部件：發動機的風扇、高壓壓氣機和燃燒室。DGEN380是由法國Price Induction公司為小型飛機所設計製造的大涵道比小型渦扇發動機，因此在項目進行過程中，CERFACS與PRACE組織，賽峯公司和Akira Technologies（建立發動機仿真模型的飛機發動機公司）合作。

該團隊從單個發動機組件仿真開始，開發了用於多組件仿真的耦合方法，並最終完成了他們的第一個多組件仿真。與常規的仿真相反，常規的仿真經常需要複製組件以減少計算成本，而新的仿真方法需要進行360度仿真。

Dombard接受採訪時表示：“實際上，許多仿真對於重複部分只計算單個零件中的一個。”

初步仿真結果表明，這種魯棒的發動機多組件仿真是可行且有益的。通過運行整個發動機仿真，研究人員可以查看組件之間的相互作用，例如來自壓氣機的壓力波對燃燒室的影響。“當您組合不同的發動機組件時，模擬會變得更加廣泛和複雜，” Dombard説。總而言之，整個仿真最終以驚人的20億個單元完成了對整台發動機的仿真。

為了完成仿真計算，該項目（正在進行中）通過PRACE獲得了總計3160萬個核心小時。這些小時數是根據由法國國家高性能計算組織GENCI託管的Joliot-Curie超級計算機系統獲得的。Joliot-Curie託管四個分區（一個Intel Skylake分區，一個Intel Knights Landing分區，一個AMD Epyc Rome分區和一個Intel Cascade Lake分區），最強大的分區——AMD系統——提供近7個Linpack petaflops，在全世界公開的超級計算機中排名第33位。