Las simulaciones de aeronaves llevan la informática al límite - Calendae | Informática, Electrónica, CMS, Ciberseguridad

Las simulaciones de aeronaves llevan la informática al límite

Hola, ¿qué tal colega?. Soy Simón Sánchez y esta vez te voy a hablar sobre Las simulaciones de aeronaves llevan la informática al límite

El diseño de aeronaves es uno de los esfuerzos más costosos de la industria manufacturera. La ingeniería compleja, las estrictas normas de seguridad y los altos niveles de control de calidad contribuyen a que este desarrollo sea largo y laborioso. Como era de esperar, los grandes fabricantes como Boeing y Airbus han recurrido a la informática, y especialmente a la informática de alto rendimiento, para agilizar el esfuerzo.

Para tener una idea del estado actual de la técnica, le pedimos a Guus Dekkers, CIO de EADS y Airbus, que arrojara luz sobre los desafíos computacionales involucrados. En la entrevista que sigue, Dekkers, quien entregará el expediente discurso de apertura sobre este tema en ISC’12 en Hamburgo, Alemania, explica cómo se está aplicando la HPC a la simulación de aviones hoy y lo que podría traer el futuro.

Calendae: antes de incorporarse a Airbus y EADS, trabajó en la industria del automóvil. ¿En qué se diferencian estas industrias en la necesidad y el uso de la informática de alto rendimiento?

Guus Dekkers: Debido a la complejidad tanto del producto como del proceso de desarrollo, la industria de la aviación necesita precargar y virtualizar su proceso de desarrollo mucho más que en la actualidad en la industria automotriz. Si bien en un entorno automotriz el número de prototipos construidos se ha reducido sustancialmente durante la última década, un nuevo modelo de automóvil todavía verá un número sustancial de modelos físicos en construcción. Esto es comparable a un puñado de prototipos extremadamente costosos en la industria de la aviación, con solo unos pocos, ¡y costosos! – capacidad de corregir si es necesario.

El número de dominios de ingeniería en los que se utiliza la simulación avanzada también es mucho mayor que en el sector de la automoción. Porque la industria aeronáutica se enfrenta a retos técnicos avanzados desconocidos para la industria de la automoción (ej: rayo, pronóstico de acreditación de hielo, cálculo de cargas dinámicas durante las diferentes fases de vuelo, …), y también por qué se encuentra en Curso de modelado físico La industria automotriz es a veces la forma más simple y eficiente de tomar decisiones de diseño.

Calendae: ¿El uso de HPC para simulaciones de aeronaves realmente permite a los ingenieros crear diseños mejores y más complejos o es el principal beneficio de la reducción de costos al reemplazar la creación de prototipos y las pruebas físicas?

Dekkers: Yo diría que son ambos. Hoy en día, los ingenieros ya no se limitan a simular el comportamiento de una aeronave como modelo estático, sino que utilizan la disponibilidad de una gran potencia informática de alto rendimiento para calcular el escenario óptimo en varias situaciones parcialmente dinámicas. Esto les permite optimizar importantes criterios de seguridad, medioambientales y de rendimiento, como el consumo de combustible, el ruido, la optimización de la aerodinámica y la predicción del rendimiento para múltiples escenarios, lo que era imposible con la precisión actual hasta hace poco. Esto claramente nos permite diseñar mejores aviones.

Por supuesto, la simulación de HPC también permite realizar pruebas físicas reducidas, con pruebas de túnel de viento particularmente reducidas, lo que ayuda a reducir los costos. Pero al final, sé [able] diseñar mejores productos paga más.

Calendae: ¿Cuál es el mayor desafío actual en la ejecución de simulaciones de aviones? ¿Y cómo se aborda?

Dekkers: Los desafíos son múltiples. Primero y más básico, la compatibilidad del software de simulación con la arquitectura del hardware. Es por eso que la mayoría de las empresas prefieren tener varios tipos de arquitecturas para hacer frente a múltiples requisitos.

Calibrar el algoritmo de simulación, sus resultados y predicciones con la vida real también es un desafío, especialmente para materiales más nuevos como la fibra de carbono. Aquí al final no tenemos más remedio que validar mediante modelos físicos.

Por último, pero no menos importante, no es obvio vincular tanto la entrada como la salida de dicho ciclo de simulación a la configuración «correcta» de la aeronave, es decir, ¿cómo puedo asegurarme de que los cálculos se basan en la configuración correcta de la maqueta digital y cómo puedo para garantizar que sus resultados sean reproducibles durante un período de tiempo muy largo?

Calendae: ¿Hay aspectos particulares del diseño de aeronaves que las simulaciones son particularmente buenas para optimizar?

Dekkers: Tradicionalmente, más de las tres cuartas partes de nuestras capacidades de HPC se han utilizado para optimizaciones aerodinámicas, lo que no sorprende a nadie, creo. Sin embargo, actualmente vemos una clara tendencia a cambiar su uso hacia el diseño y la optimización multidisciplinarios, la aeroacústica y la integración de sistemas. Esto no significa que el área tradicional de uso de HPC reduzca su uso, pero los otros casos de uso parecen crecer más rápido.

Calendae: ¿Puede contarnos un poco sobre el programa FuSim de Airbus: qué es y cuáles son las expectativas?

Dekkers: FuSim es para el concepto de simulación futuro. Es un programa estratégico de investigación y tecnología lanzado en 2006 para cambiar drásticamente el proceso de desarrollo aerodinámico.

Los objetivos de FuSim son el desarrollo de sistemas de simulación innovadores basados ​​en computadora para aumentar la capacidad de los procesos de diseño de mecánica de fluidos hasta en un millón de veces, lo que lleva a tiempos de desarrollo de productos significativamente reducidos, así como a una optimización mejorada del producto. producido a través del estudio de tecnologías revolucionarias como el control de flujo. No hace falta decir que esto requiere una potencia de procesamiento infinita.

Los avances realizados durante la primera fase de Fusim de 2006 a 2011 demostraron una mejora general de 10 ^ 3 en la eficiencia de la dinámica de fluidos computacional sobre su base de 2005.

El siguiente gran paso es Megasim, planeado para 2015, que apunta a una mejora adicional de 10 ^ 3 en la eficiencia de CFD en comparación con la base actual, que es una mejora de 10 ^ 6 con respecto a 2005.

Calendae: ¿Qué importancia tienen las asociaciones gubernamentales y académicas para Airbus y EADS?

Dekkers: Especialmente en el campo de la física de vuelo, tenemos asociaciones de larga data con institutos y programas académicos. En esta área, me gustaría mencionar específicamente C2A2S2E en Alemania, Mosart en Francia, CFMS en el Reino Unido y DOVRES en España.

Nuestro trabajo típico con el mundo académico se centra en los métodos de investigación: cómo mejorar el análisis aerodinámico y la implementación de métodos y cómo aplicarlos mejor.

Además de estas iniciativas, estamos estudiando un proyecto financiado por la UE, llamado PRACE, que está federando la infraestructura de investigación de HPC en Europa, con el fin de ver cómo la industria aeroespacial puede aprovechar la potencia informática de los petaflops europeos y, finalmente, acceda a exaflops para simulaciones multifísicas y aerodinámicas inestables más desafiantes.

Calendae: ¿Qué tecnologías y desarrollos nuevos o futuros de HPC cree que serán más importantes para la industria aeroespacial?

Dekkers: En el área de entornos HPC, tendremos que lidiar con el fuerte crecimiento de la gestión y el almacenamiento de E / S. Entre 2008 y 2013, los volúmenes de E / S están creciendo de 5GB / comp a 5,000 GB / comp , que se deben transferir, archivar y visualizar. Visualizar tales volúmenes de datos también es un verdadero desafío, no solo por su tamaño, sino también por la necesidad de comprimir datos significativos en los tamaños de pantalla disponibles.

La gestión de las características físicas de dichos entornos de HPC también es cada vez más desafiante. Nuestras soluciones de contenedores de 200 teraflop consumen varios cientos de kilovatios en solo un par de metros cúbicos de espacio y deben enfriarse de manera respetuosa con el medio ambiente. Aquí, sin duda, necesitaremos tecnologías aún más nuevas que las que tenemos hoy.

Por último, pero no menos importante, creo que la eficiencia de la computación de alto rendimiento dependerá al menos en la misma medida de la eficiencia exponencial de los algoritmos utilizados, que esperaría contribuir en el mismo orden de magnitud que el rendimiento HPC de las innovaciones de hardware. Claramente, el código necesita paralelizarse aún más para aprovechar las nuevas arquitecturas (hoy todavía tenemos mucho código «antiguo» en nuestros sistemas) y debe adaptarse continuamente para aprovechar al máximo las últimas tecnologías de procesador.

Puedes compartir en una historia de tu Instagram para que tus colegas lo disfruten

??? ? ? ???

Comparte