Суперкомпьютеры в ракетно-космической отрасли

[sychbird]

Дайте нам вычислительные мощности и выпуск столь нужных отечественных изделий обеспечен!", то я бы понял и с радостью согласился. Но так ли это? Неужели вычислительные мощности это то чего больше всего не хватает нашему машиностроению?

Для того, что бы какая- то техническая система начала приносить отдачу в любой отрасли высокотехнологичного производства, она должна быть освоена специалистами на всех уровнях, начиная с осознания ее необходимости.
Это весьма длительный процесс. И начинать его надо как можно раньше.
А если этот процесс не запущен вовремя, то есть людей не начали обучать заблаговременно, то и наличие такой системы не даст результата.

[Старый]

Неужели неосвоенность вычислительной техники это та проблема которая мешает получению отдачи в нашем высокотехнологичном производстве?

 Прямо спрашиваю: есть примеры когда созданию чегото у нас помешал именно недостаток вычислительных мощностей?

[sychbird]

Прямо спрашиваю: есть примеры когда созданию чегото у нас помешал именно недостаток вычислительных мощностей?

Прямо отвечаю: есть примеры, когда созданию чего-то у нас на современном этапе, когда аналог на Западе разрабатывался с использованием этих вычислительных мощностей, не помешало отсутствие  вычислительных мощностей?  :wink:

[Петр Зайцев]

Эх, кто бы портировал решалку для метода конечных элементов на CUDA! у меня дома на столе стоит 600-гигафлопная машина (ЦП даёт только 120 гигафлопов).

КУДА - это страшно, в основном потому, что там как на старых VLIW нет никакой безопасности данных, то есть все наугад зачерпываэтся из памяти. Если что-то не пришло, то капут. В графике это неважно, подумаэшь мелькнет один неправильный треугольник в одном из 30 кадров в секунду. В моем классе по распределенным системам в этом семестре был один толковый программист из Сандии: Kurt Ferreira. Он две недели бился над тем как заставить КУДУ считать MD5, у них в лабе есть проэкты по использованию GPGPU. Говорит вроде считается все нормально в 90% случаэв, но часто выдает каку и невозможно понять почему. Типа, сигналы не успели. Я тогда подметил, что если Курт не в состоянии заставить ее работать, КУДа не для меня. Чтобы ее программировать, нужно полным параноиком быть, с obssessive-compulsive.

[zyxman]

Говорит вроде считается все нормально в 90% случаэв, но часто выдает каку и невозможно понять почему. Типа, сигналы не успели.

А это не может быть что у них неудачно закупили железо на котором считают, и тупо сыпется графическая память?
- Народ на форумах очень часто жалуется, что обычный видеоадаптер не годится для КУДЫ, и приходится либо менять либо манибак делать, а игрушки работают, и даже некоторые тесты вполне успешно считает, потому что:

В графике это неважно, подумаэшь мелькнет один неправильный треугольник в одном из 30 кадров в секунду

и в видеокарты для удешевления часто ставят ненадежную память, плюс даже сами производители часто разгоняют видеокарты по частоте..

Да, кстати CELL тоже не имеет в своих векторных сопроцессорах какой-либо защиты памяти (конечно в Power ядре защита есть, но вектора считаются без защиты).

[Monoceros]

КУДА - это страшно, в основном потому, что там как на старых VLIW нет никакой безопасности данных, то есть все наугад зачерпываэтся из памяти.

Это как? :roll:

В графике это неважно, подумаэшь мелькнет один неправильный треугольник в одном из 30 кадров в секунду.

Ни разу такого не видел, чтобы без бага мелькал неправильный треугольник...

В моем классе по распределенным системам в этом семестре был один толковый программист из Сандии: Kurt Ferreira. Он две недели бился над тем как заставить КУДУ считать MD5, у них в лабе есть проэкты по использованию GPGPU. Говорит вроде считается все нормально в 90% случаэв, но часто выдает каку и невозможно понять почему. Типа, сигналы не успели. Я тогда подметил, что если Курт не в состоянии заставить ее работать, КУДа не для меня. Чтобы ее программировать, нужно полным параноиком быть, с obssessive-compulsive.

Звучит как-то непрофессионально. Если было предположение что сигналы не дошли, почему нельзя было сразу прогнать простой тест?
Мне что-то кажется что ничего такого нет, иначе нвидиа и ати соревновались бы в бенчмарках у кого меньше процент ошибок. Ну, имхо конечно

[Dio]

Мне в принципе понятны ваши сомнения - СССР практически не использовал суперэвм, но не по причине их ненадобности, а вследствие их отсутствия (КОКОМ не пропускал). Отсюда и соответствующий опыт.

Можно подумать, супер-ЭВМ -- это чисто американское развлечение было.
М-9, М-13, пресловутый ПС-2100,  -- это все серийные советские супер-ЭВМ.
О всяких там Электрониках-СБИС и Эльбрусах 3.1 молчу.

М-13, кстати, в английской Вики заявлена в статье "supercomputer" в качестве самой быстрой супер-ЭВМ 1984 года (с производительностью 2.4 Гфлоп). Не знаю, насколько этому можно верить, но таблица висит уже не первый год и никто вроде бы ее не оспаривает.

[Fakir]

Часто очень многое зависит от математики, алгоритма, вдумчивого построения исходной модели.
Мой бывший шеф таким образом некогда уделал "Крей" на БЭСМ-6
А на обычной персоналке при тонком подходе можно довольно пристойно считать вещи, на которые понадобился бы суперкомпьютер, если бы делать всё влоб.

Конечно, это получается сильно не всегда. Но тем не менее.
В сущности, часто мощная выч.техника - это удобное средство для того, чтобы меньше думать  :lol:

[AlexB14]

Часто очень многое зависит от математики, алгоритма, вдумчивого построения исходной модели.
Мой бывший шеф таким образом некогда уделал "Крей" на БЭСМ-6
А на обычной персоналке при тонком подходе можно довольно пристойно считать вещи, на которые понадобился бы суперкомпьютер, если бы делать всё влоб.

Конечно, это получается сильно не всегда. Но тем не менее.
В сущности, часто мощная выч.техника - это удобное средство для того, чтобы меньше думать  :lol:

+1 :wink:
Когда я попал в большое программирование, то мой шеф-учитель частенько любил говорить: "Производительность компьютера, для "приличного" программиста не важна". Потом хитро прищурившись добавлял: "Почти не важна". Ещё он любил говорить, что основной инструмент программиста не компьютер, а голова.

[zyxman]

на обычной персоналке при тонком подходе можно довольно пристойно считать вещи, на которые понадобился бы суперкомпьютер, если бы делать всё влоб.

В сущности, часто мощная выч.техника - это удобное средство для того, чтобы меньше думать  :lol:

Да, все верно. Но вся проблема в том, что действительно хорошего программиста-математика не получается вырастить целенаправленно - их просто есть некоторое количество с хорошими задатками, и насколько хорошо система высшего образования сработает, столько их и сумеет найти, но больше чем природа даст все равно не получится.
При этом даже самый лучший программист не может работать 24 часа в сутки и иногда болеет и имеет прочие человеческие проблемы снижающие производительность.

Вот и получается что хорошие программисты дефицит, и постоянно дорожают, а суперкомпьютеры можно лепить почти сколько угодно и они постоянно дешевеют, вот и выходит что все чаще выгоднее потратить машинное время чем программистское.

[Fakir]

Я сам лично вообще сторонник подхода "пусть трактор пашет, он железный".
Если есть мощный комп, а еще лучше - комп с готовым пакетом, то лучше я суну в него минимально пережёванные данные, и пусть чешется сутки - чем всё вылизывать с нуля в модели, вылизывать программу, с нуля написанную, и т.п. Тем более если делается
Аналитическая работа, ИМХО, имеет смысл, если годится еще на что-то помимо сокращения времени счёта - напр., помогает лучше понять суть вопроса, качественно или полуколичественно "прощупать руками" задачу, и т.д. А только ради вычислимости не стоило бы связываться при наличии альтернатив.

Но вот если вспоминать про СССР и суперкомпы - то всё это стоит держать в памяти, не забывать, что есть и варианты.

[Not]

Часто очень многое зависит от математики, алгоритма, вдумчивого построения исходной модели.
Мой бывший шеф таким образом некогда уделал "Крей" на БЭСМ-6
А на обычной персоналке при тонком подходе можно довольно пристойно считать вещи, на которые понадобился бы суперкомпьютер, если бы делать всё влоб.

Конечно, это получается сильно не всегда. Но тем не менее.
В сущности, часто мощная выч.техника - это удобное средство для того, чтобы меньше думать  :lol:

Ну конечно, берем выпуклую задачу и начинаем считать ее перебором. Никакого Крея не хватит. Затем включаем мозги и применяем методы работы с выпуклыми функциями. Оля-ля, посчитатали на персоналки. И что?

К большому сожалению, очень многие интересные задачи лежат в области NP-трудных. И если трудность доказана, то опровергать ее - примерно из той же оперы как искать пересечение параллельных прямых в Евклидовом пространстве. И здесь как ни включай мозги, а нужно подключать мощную технику, чтобы или точно решить, или аппроксимировать на большем количестве переменных.

[Not]

Часто очень многое зависит от математики, алгоритма, вдумчивого построения исходной модели.
Мой бывший шеф таким образом некогда уделал "Крей" на БЭСМ-6
А на обычной персоналке при тонком подходе можно довольно пристойно считать вещи, на которые понадобился бы суперкомпьютер, если бы делать всё влоб.

Конечно, это получается сильно не всегда. Но тем не менее.
В сущности, часто мощная выч.техника - это удобное средство для того, чтобы меньше думать  :lol:

Ну конечно, берем выпуклую задачу и начинаем считать ее перебором. Никакого Крея не хватит. Затем включаем мозги и применяем методы работы с выпуклыми функциями. Оля-ля, посчитатали на персоналке. И что?

К большому сожалению, очень многие интересные задачи лежат в области NP-трудных. И если трудность доказана, то опровергать ее - примерно из той же оперы как искать пересечение параллельных прямых в Евклидовом пространстве. И здесь как ни включай мозги, а нужно подключать мощную технику, чтобы или точно решить, или аппроксимировать на большем количестве переменных.

[Fakir]

Ну конечно, берем выпуклую задачу и начинаем считать ее перебором. Никакого Крея не хватит. Затем включаем мозги и применяем методы работы с выпуклыми функциями. Оля-ля, посчитатали на персоналки. И что?

Не, там совершенно иначе было. Другой метод упрощений, достаточно нетривиальный.

К большому сожалению, очень многие интересные задачи лежат в области NP-трудных. И если трудность доказана, то опровергать ее - примерно из той же оперы как искать пересечение параллельных прямых в Евклидовом пространстве. И здесь как ни включай мозги, а нужно подключать мощную технику, чтобы или точно решить, или аппроксимировать на большем количестве переменных.

В приложении к задачам матфизики не приходилось как-то слышать даже упоминаний о NP-трудности. То ли в этой области неактуально вообще, то ли обычно народ даже не задумывается о.

[АниКей]

СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

А.В. Барков

ФГУП "Научно-производственное объединение прикладной механики имени академика М.Ф.Решетнева", Россия, Железногорск

Для проведения комплексных электрических испытаний космических аппаратов (КА) используется автоматизированный испытательный комплекс. Алгоритмы (циклограммы) проведения испытаний записываются разработчиками систем и компонентов КА на специальном проблемно-ориентированном языке. И в ходе проведения испытаний, эти алгоритмы исполняются интерпретатором языка. Необходимо разработать новый программный комплекс системы подготовки и проведения испытаний КА.
Система должна быть расширяема и модифицируема. Язык испытаний должен быть прост в использовании и, в то же время, предоставлять возможности управления сложными процессами испытаний. Среди операций языка должны иметься операции общего назначения и специальные операции, реализующие работу с объектом контроля. Основное требование к редактору циклограмм как можно более простой, интуитивно понятный пользовательский интерфейс и возможность синтаксического контроля сразу же при написании циклограммы. Интерпретатор циклограмм должен поддерживать как последовательное, так и параллельное выполнение циклограмм.
Анализируя систему для подготовки и проведения испытаний, состоящую из языка испытаний, редактора циклограмм и интерпретатора циклограмм, разработали метод разделения функциональностей. Предложенный метод позволяет оптимально и эффективно построить функциональные и структурные схемы редактора циклограмм и интерпретатора. Увеличить объем повторно используемого программного кода, что ускоряет разработку и упрощает сопровождение программных комплексов, повышает качество программного обеспечения.
Разработан структурный редактор с древовидным представлением содержимого циклограмм, который является оптимальным для работы с прикладными языками. Преимущества использования такого редактора состоят в отсутствии этапа трансляции; "мгновенной" готовности к интерпретации.
Разработан интерпретатор циклограмм, поддерживающий как параллельное выполнение циклограмм, так и последовательное. Причем последовательный механизм регулируется системой приоритетов.
Рассмотренные методы построения программного обеспечения для системы испытаний космических аппаратов позволяют получить систему, полностью удовлетворяющую предъявляемым требованиям на новом качественном уровне

http://www.mai.ru/conf/aerospace/internetconf/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&t=331

[АниКей]

Определение газодинамических характеристик РН при старте.

Определение полного комплекса газодинамических характеристик РН и ПУ при различных видах старта: с наземных пусковых установок, полузаглубленного старта, с морских платформ, при минометном и шахтном старте, - необходимого для качественного проектирования и отработки РН и ПУ. Состав газодинамических характеристик: ударно-волновые и квазистационарные газодинамические нагрузки на РН и пусковую установку.

Максимальное использование результатов измерения газодинамических характеристик на моделях РН и ПУ и в натурных условиях, что обеспечивает высокую надежность получаемых результатов.

Существует комплекс программно-методических средств, адаптированных к ПЭВМ, состоящий из программ расчета газодинамических характеристик при минометном старте, открытом и полузаглубленном старте, газодинамических характеристик струи на начальном и основном участках.

При помощи описанного ПМО был проведен расчет газодинамических характеристик РН "Зенит", "Днепр" и других РН, разработанных ГКБЮ.

http://www.yuzhnoye.com/?id=180&path=Design%20and%20Analytical%20Support/Air-Gas%20Dynamic%20Analysis/Determination_LV/Determination_LV

[АниКей]

http://www.procae.ru/gallery-of-works/21-ansys-multiphysics/74-ansys-grd.html

Применение модального анализа в многодисциплинарном исследовании элементов конструкции ЖРД.

Представлена методика многодисциплинарного исследования элементов конструкции ЖРД на примере рабочего колеса турбины (РКТ) (рис. 1). Дано описание математических моделей, используемых для расчётов газодинамических нагрузок, действующих на РКТ, его теплового и напряжённо-деформированного состояния, а также последовательности применения процедур экспериментального модального анализа фирмы LMS, позволяющих скорректировать конечно-элементную модель РКТ (рис. 2-4). Показано, что применение изложенной в статье методики позволяет повысить точность расчётных оценок динамических напряжений, возникающих в рабочем колесе турбины, и запасов многоцикловой усталости (рис. 5-9).

...

Выводы

Разработана методика многодисциплинарного исследования рабочего колеса турбины ЖРД, включающая следующие процедуры:

- проведение расчёта нестационарного трёхмерного обтекания лопаток статора и РКТ с использованием программы ANSYS CFX;
- проведение экспериментального модального анализа рабочего колеса турбины, включающего определение и идентификацию собственных частот и форм колебаний в диапазоне частот возмущающих нагрузок с помощью аппаратурного и программного комплекса фирмы LMS;
- разработку с помощью программы ANSYS конечно-элементной математической модели рабочего колеса турбины и проведение её расчётного модального анализа;
- проведение коррекции конечно-элементной математической модели рабочего колеса турбины по результатам экспериментального модального анализа;
- определение запасов по вибрациям для частот возмущения с учётом силовых и температурных нагрузок;
- проведение расчёта динамических напряжений, возникающих в рабочем колесе турбины, по программе ANSYS. Это позволило установить, что для наиболее нагруженной точки рабочего колеса турбины имеется достаточный запас по многоцикловой усталости на частотах возмущающих нагрузок.

[АниКей]

http://www.procae.ru/gallery-of-works/ansys-multiphysics-work-/71-ansys-grd.html

ANSYS. Многодисциплинарное исследование одноступенчатой околозвуковой турбины ЖРД
В работе представлено расчётно-экспериментальное многопараметрическое исследование пространственных стационарных и нестационарных вязких течений реального газа в одноступенчатой турбине ЖРД с взаимным влиянием статора и ротора (рис. 1). Проведено исследовано влияние теплообмена в ряде наиболее напряженных пространственных элементов на характеристики потока турбогаза и конструкции.

Вычисления газодинамических параметров проводились интегрированием усреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье-Стокса, замкнутых k-e моделью турбулентности, с использованием программы ANSYS CFX. В расчётах нестационарных течений учитывалась реальность газа.

В рамках пакета программ расчета конструкций на прочность ANSYS на базе газодинамических полей течений, рассчитанных изложенным выше методом, построены конечно-элементные модели (КЭМ) статора и ротора и проанализированы на стационарных режимах картины напряженно-дефор¬мированных состояний ротора и лопаток статора (рис. 2 - 4).

Решена задача вынужденных колебаний ротора от приложения рассчитанного нестационарного поля давления газа на его лопатки (рис 5а - 6а). Решение ищется в виде разложения по формам собственных колебаний; при этом модальные коэффициенты демпфирования определены экспериментально.

Результаты расчетов сравнены с данными специальных стендовых испытаний турбин и с данными огневых испытаний ЖРД (на примере двигателя РД180) (рис. 8 и 9).

...
Во второй части работы представлены результаты расчётного многопараметрического исследования пространственных вязких течений газа в турбине на базе интегрирования уравнений Навье-Стокса. Проведен анализ влияния стационарных температурных неравномерностей на лопатках турбины на их напряженно-деформированное состояние из-за подачи криогенного кислорода в кольцевую полость между статором и рабочим колесом и через стояночное уплотнение, а также из-за наличия холодного пристеночного слоя во входном патрубке турбины.

Расчёты теплообмена выполнены с использованием стандартной программы ANSYS CFX. Прочностные расчёты выполнены, как и ранее, с использованием трёхмерной конечно-элементной модели (КЭМ) ANSYS.

В результате расчётов показано, что уменьшение расхода криогенного кислорода на охлаждение бандажа и через стояночное уплотнение существенно уменьшает напряжения на выходных кромках лопаток (рис. 10).

[АниКей]

http://www.yuzhnoye.com/?id=185&path=Design%20and%20Analytical%20Support/Air-Gas%20Dynamic%20Analysis/Aerogasdynamic_CalLV/Aerogasdynamic_CalLV

Аэрогазодинамические расчеты. Определение параметров газов, действующих на космический аппарат на всех этапах наземной эксплуатации в составе ракет-носителей

Выбор схем и определение параметров систем термостатирования сухих отсеков РН, оценка газодинамического воздействия и тепловых режимов оборудования, установленного в сухих отсеках РН, с учетом специфических требований, выдвигаемых конкретным КА или другим оборудованием.

Рисунок 1 - Оптимизация устройства раздачи воздуха с целью выравнивания поля скоростей

Принятая методология оценки параметров в термостатируемых отсеках приводит к существенному сокращению затрат, связанных с проектированием систем термостатирования сухих отсеков РН и увязкой конкретных КА с РН при выполнении различных миссий.

На основании электронного моделирования течения в сухих отсеках проводится анализ возможности выполнения ограничений, накладываемых аппаратурой, размещенной в сухих отсеках. Основными оцениваемыми параметрами являются скорость и температура воздушного потока вблизи термостатируемых объектов, а также тепловые режимы этих объектов. Основные характеристики подтверждаются экспериментальной отработкой основных узлов и системы в целом.

Используемая методология может быть применена при проектировании систем вентиляции и обеспечения температурных режимов различных объектов народного хозяйства, в частности чистых камер, цехов предприятий, кабин операторов различных агрегатов. При этом, не прибегая к значительному объему экспериментальной отработки, возможно обеспечение требуемых параметров чистоты в помещении или выполнение эргономических требований.

[АниКей]

Численное моделирование горения водорода и метана в камере сгорания ГПВРД. В.А.Орлов http://www.cae-services.ru/data/19M.pdf


"Моделирование трансзвуковых и сверхзвуковых течений"
Н.А.Владимирова, М.Стародубцев http://www.cae-services.ru/data/12M.pdf


Численное моделирование стационарных характеристик центробежных форсунок жидкостных ракетных двигателей. В.А.Орлов http://www.cae-services.ru/data/20M.pdf