法國研究團隊利用超級計算機首次完成整臺航空發動機高保真模擬

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階計算合作組織(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,高保真度的模擬。

法國研究團隊利用超級計算機首次完成整臺航空發動機高保真模擬

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最佳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。

該專案名為“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。透過FULLEST專案,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,因此在專案進行過程中,CERFACS與PRACE組織,賽峰公司和Akira Technologies(建立發動機模擬模型的飛機發動機公司)合作。

該團隊從單個發動機元件模擬開始,開發了用於多元件模擬的耦合方法,並最終完成了他們的第一個多元件模擬。與常規的模擬相反,常規的模擬經常需要複製元件以減少計算成本,而新的模擬方法需要進行360度模擬。

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

初步模擬結果表明,這種魯棒的發動機多元件模擬是可行且有益的。透過執行整個發動機模擬,研究人員可以檢視元件之間的相互作用,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元件時,模擬會變得更加廣泛和複雜,” Dombard說。總而言之,整個模擬最終以驚人的20億個單元完成了對整臺發動機的模擬。

為了完成模擬計算,該專案(正在進行中)透過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效能計算組織GENCI託管的Joliot-Curie超級計算機系統獲得的。Joliot-Curie託管四個分割槽(一個Intel Skylake分割槽,一個Intel Knights Landing分割槽,一個AMD Epyc Rome分割槽和一個Intel Cascade Lake分割槽),最強大的分割槽——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。

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