Суперкомпьютеры в ракетно-космической отрасли

[sychbird]

Суперкомпьютеры используются для:
1. математического моделирования вместо физического
2. поиска методом перебора.
 Всё.

Математическое моделирование представляет собой вовсе не рассчёт на основе неких моделей полученых какимто другим (экспериментальным) путём.  Оно представляет моделирование самой физической основы. Например в рассчёте обтекания крыла используется рассчёт взаимодействия КАЖДОЙ молекулы с соседними и с крылом. То есть моделируется сам процесс а не обсчитывается какаято его модель.

Модель экспериментальным путем получена быть не может. :roll:  Экспериментальным путем можно получить значения некоторых граничных условий для систем дифференциальных уравнений, и представляющих собой модель. Они могут быть составлены корректно, либо некорректно (адекватная модель или не очень - сфероконь в вакууме ) При построении модели всегда приходиться чем-то жертвовать, огрублять и осреднять в угоду  реальной вычислимости) Учет взаимодействия каждой молекулы как правило не возможен, тем более в динамических условиях. Для учета осредненных межмолекулярных взаимодействий используются особые модели, к которым в частности и относятся уравнения Навье - Стокса. В разряженных системах с малым давлением(обтекание на больших высотах с малым числом молекул) может быть и возможно считать в лоб взаимодействие отдельных молекул? Экспериментальным путем могут быть также получены значения некоторых модельных параметров (чисел Рейнольдса к примеру) являющихся как правило безразмерными коэффициентами, в дифференциальных уравнениях, либо же параметрами порядка в нелинейных системах. Последние обычно характеризуют тип аттрактора, к которому стремятся решения системы уравнений или тип бифуркации, по которому происходит нарушение устойчивости решений.

[sychbird]

А супер-комп, значит, вот так прямо каждую молекулу и считает? :lol:

Ну не то чтоб совсем уж каждую но чем больше вычислительная мощность тем ближе к каждой молекуле...

А  степень близости то как раз и определяется более точной моделью. И понятие суперкомпьютер не есть, что-то неизменное во времени.! "Креи" конца семидесятых начала восьмидесятых считались супер - и начинали использоваться для расчета систем Навье- Стокса. А сейчас те супер и  не супер вовсе.

[Fakir]

А супер-комп, значит, вот так прямо каждую молекулу и считает? :lol:

Ну не то чтоб совсем уж каждую но чем больше вычислительная мощность тем ближе к каждой молекуле...

Ага тем мельче сетка и тем точнее решаются уравнения Навье-Стокса :lol:

Уравнения - эт здорово, но не всегда они есть в чётком виде.

Порой действительно стремятся к "моделированию молекул" - когда знают/подозревают, что система имеет свойства, чётко не описываемые вменяемыми уравнениями. Отдалённое приближение - напр., т.н. метод частиц в ячейках. Чаще используют для моделирования сильно разреженных сред (мне так встречалось, по кр. мере), но может уже и не только.

[Fakir]

Математическое моделирование представляет собой вовсе не рассчёт на основе неких моделей полученых какимто другим (экспериментальным) путём.  Оно представляет моделирование самой физической основы. Например в рассчёте обтекания крыла используется рассчёт взаимодействия КАЖДОЙ молекулы с соседними и с крылом. То есть моделируется сам процесс а не обсчитывается какаято его модель.

Не, в такой форме - это ну ОЧЕНЬ большое преувеличение

[Бродяга]

Математическое моделирование представляет собой вовсе не рассчёт на основе неких моделей полученых какимто другим (экспериментальным) путём.  Оно представляет моделирование самой физической основы. Например в рассчёте обтекания крыла используется рассчёт взаимодействия КАЖДОЙ молекулы с соседними и с крылом.[/size] То есть моделируется сам процесс а не обсчитывается какаято его модель.

Не, в такой форме - это ну ОЧЕНЬ большое преувеличение

Проще сказать, у Старого малость "крыша поехала", такое ПРЕУВЕЛИЧЕНИЕ[/size].

[Fakir]

Ага тем мельче сетка и тем точнее решаются уравнения Навье-Стокса :lol:

Навье-Стокс - это ведь, по сути, весьма несложные уравнения, полученные из довольно простой модели.

А когда начинаются какие-нибудь неравновесные течения, диссоциация-ионизация, химия, и т.д. и т.п. - то всё, ховайся. Там не то что уравнения решить трудно - а иногда и сформулировать-то их задача непростая.

[АниКей]

для справки http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5

Уравне
ния Навье
— Сто
кса — система дифференциальных уравнений в частных производных, описывающая движение вязкой ньютоновской жидкости. Уравнения Навье — Стокса являются одними из важнейших в гидродинамике и применяются в математическом моделировании многих природных явлений и технических задач. Названы по имени французского физика Луи Навье и британского математика Джорджа Стокса.

Система состоит из двух уравнений:

    * уравнения движения,
    * уравнения неразрывности.

[Гость 22]

Математическое моделирование представляет собой вовсе не рассчёт на основе неких моделей полученых какимто другим (экспериментальным) путём.  Оно представляет моделирование самой физической основы.

Когда-то был здесь спор о науке и физических теориях... Так вот, всё, что человек может назвать "физическими основами", на самом деле всегда будет всего лишь приближенной моделью реальности

А так всё верно: математическое моделирование - это моделирование физической основы

Ну не то чтоб совсем уж каждую но чем больше вычислительная мощность тем ближе к каждой молекуле...

При этом каждая молекула - всего лишь модель настоящей молекулы, а их взаимодействие - всего лишь модель реальных взаимодействий

Если я не ошибаюсь, то модели с "отдельными молекулами" даже на суперкомпьютере имеет смысл применять только для расчета сильно турбулентных потоков. Во всех остальных случаях расчет по модели "сплошной среды" дает такой же результат, но с на порядки меньшими затратами.

[Fakir]

Если я не ошибаюсь, то модели с "отдельными молекулами" даже на суперкомпьютере имеет смысл применять только для расчета сильно турбулентных потоков.

Да какие нафиг отдельные молекулы, господь с вами!!!
Турбулентность и в приближении сплошной среды задача непростая.

[Fakir]

Математическое моделирование представляет собой вовсе не рассчёт на основе неких моделей полученых какимто другим (экспериментальным) путём.  Оно представляет моделирование самой физической основы.

Именно расчёт оно и представляет.
Это вовсе не какая-то истинная глубинная основа, очень далеко не.

Более того: если сто лет назад в науке было два основных русла - теория и эксперимент, то теперь их по-хорошему три. Потому что численный эксперимент (то самое матмоделирование) - это, вообще говоря, и не теория, и не эксперимент, а нечто третье. Он отличается как от теории, так и от эксперимента, и это важно помнить.

[Гость 22]

Если я не ошибаюсь, то модели с "отдельными молекулами" даже на суперкомпьютере имеет смысл применять только для расчета сильно турбулентных потоков.

Да какие нафиг отдельные молекулы, господь с вами!!!
Турбулентность и в приближении сплошной среды задача непростая.

В том-то и дело, что расчет турбулентности по "отдельным молекулам" - алгоритмически намного более простая задача, чем расчет с применением любой из моделей сплошной среды Проблема пока в том, что даже суперкомпьютеры не обладают достаточной мощностью для проведение инженерных расчетов.

[АниКей]

http://www.pravda-nn.ru/archive/number:649/article:10320/
Для чего нужно чудо?

Казалось бы, совсем недавно, в июле, сотрудники Российского федерального ядерного центра - Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики (РФЯЦ - ВНИИЭФ), принимая у себя президента Дмитрия Медведева, делились с ним планами разработки суперкомпьютера. А спустя три месяца на международном форуме «Россия единая» саровчане уже демонстрировали готовую машину.

Внешне суперкомпьютер ничем не отличается от обычного системного блока, разве что для пущей наглядности с него сняли одну из стенок, обнажив начинку сверхумной машины. А вот по своим возможностям он превосходит обыкновенных собратьев, как те - допотопную пишущую машинку.

Для чего же нужно такое чудо техники, есть ли ему практическое применение? Прежде всего, надо отметить актуальность проблемы. Темпы развития базовых отраслей промышленности напрямую зависят от уровня их вооруженности инновационными технологиями. Важнейшим условием обеспечения конкурентоспособности экономики и ее устойчивого роста является развитие суперкомпьютерных технологий.

Уровнем развития суперкомпьютерных технологий определяются качество, сроки и экономичность процессов создания наукоемкой высокотехнологичной конкурентоспособной продукции, вооружений, военной и специальной техники.

Недаром в последнее время наблюдается рост производительности крупнейших зарубежных суперЭВМ в мире (в среднем на порядок каждые 4 года) «Страна, желающая победить в конкуренции, должна победить в вычислениях», - утверждает президент Совета по конкурентоспособности США Дебора Винсе-Смит.

Необходимое условие достижения стратегической цели, которую ставит руководство нашей страны, - технологическое перевооружение базовых отраслей с использованием отечественных компонент - суперкомпьютерных технологий - 30-50-кратное увеличение производительности труда. Без применения современнейших суперкомпьютеров это невозможно.

Имитационное моделирование на суперЭВМ - основа для технологического перевооружения предприятий высокотехнологичных отраслей. Оно позволяет сокращать стоимость и сроки разработки и проектирования сложных технических изделий, а также повышать безопасность высокотехнологических изделий и объектов на всех этапах жизненного цикла. В результате мы получаем повышение конкурентоспособности отечественных разработок на внутреннем и внешнем рынках.

Программное обеспечение для имитационного моделирования используется в энергетике, судостроении, авиации, космосе. Результаты этого - Наличие высококвалифицированных специалистов в области суперкомпьютерных технологий, а также гридсетей доступа к ресурсам сети крупных суперкомпьютерных центров , в том числе в защищенном исполнении.

Как следствие - технологическое перевооружение базовых отраслей промышленности в интересах обеспечения конкурентоспособности отечественной наукоемкой продукции.

Первый в нашей стране атомград неслучайно стал родиной отечественного суперкомпьютера. РФЯЦ-ВНИИЭФ имеет в своем составе крупнейший вычислительный центр России. Там трудится высококвалифицированный персонал, ведущий комплексное сопровождение суперкомпьютерных технологий. Имеется более чем 30-летний опыт параллельных вычислений, пакеты программ собственной разработки для высокопроизводительных ЭВМ по основной тематике, существенный задел в разработке программных кодов трёхмерного инженерного анализа на суперЭВМ. Специалисты ВНИИЭФ обладают серьезным опытом выполнения коммерческих заказов Росатома и предприятий ведущих отраслей промышленности.

Специализированная компактная суперЭВМ, представленная на форуме «Россия единая», создана с применением инноваций РФЯЦ-ВНИИЭФ: новейших архитектурных разработок с использованием современной элементной базы и арифметических ускорителей, термодизайна и пониженного уровня шума конструкции.

Она предназначена для решения специальных классов задач для наукоемких отраслей промышленности. Такая машина необходима для научно-технических центров, КБ и инжиниринговых компаний, университетов.

В самом ВНИИЭФ предлагают четыре проекта внедрения суперкомпьютерных технологий. Проект «Разработка суперкомпьютерных технологий создания ядерных энергетических установок» призван обеспечить новое качество при проектировании, сооружении и эксплуатации ядерных энергетических установок и АЭС в целом с использованием имитационного моделирования. Проект «Разработка суперкомпьютерной технологии проектирования новой авиационной техники» может быть использован при создании нового поколения конкурентоспособной отечественной авиационной техники. Проект «Разработка суперкомпьютерной технологии проектирования новой автомобильной техники» позволяет вести виртуальное проектирование и имитационное моделирование перспективных изделий автомобильной промышленности, разрабатывать методологию анализа и оптимизации характеристик перспективных автомобилей на основе комплексной интеграции расчетных и экспериментальных исследований. Проект «Информационные технологии для отработки новых образцов ракетно-космических систем» призван облегчить виртуальное проектирование и компьютерное моделирование в интересах разработки, испытаний и эксплуатации перспективных образцов ракетно-космической техники двойного назначения[/size].

Так что суперкомпьютер, созданный в РФЯЦ - ВНИИЭФ, без работы не останется.

[Дмитрий В.]

Если я не ошибаюсь, то модели с "отдельными молекулами" даже на суперкомпьютере имеет смысл применять только для расчета сильно турбулентных потоков.

Да какие нафиг отдельные молекулы, господь с вами!!!
Турбулентность и в приближении сплошной среды задача непростая.

В том-то и дело, что расчет турбулентности по "отдельным молекулам" - алгоритмически намного более простая задача, чем расчет с применением любой из моделей сплошной среды Проблема пока в том, что даже суперкомпьютеры не обладают достаточной мощностью для проведение инженерных расчетов.

А какова при этом модель молекулы (и даже нескольких: азота, кислорода, двуокиси углерода и т.д.)? Или все моделируется абсолютно упругим шариком? :lol:

[АниКей]

Создание суперкомпьютерных технологий «виртуальный самолет», «виртуальная АЭС с ВВЭР», «виртуальная корабельная ЯЭУ» обеспечит базовые наукоемкие отрасли промышленности (авиастроение и атомная энергетика) уникальным не имеющим аналогов в России и за рубежом инструментом, который в перспективе позволит совершить технологический прорыв в указанных отраслях.

http://www.i-russia.ru/computers/directions/30/  http://www.i-russia.ru/

[sychbird]

АниКей пишет:
 http://www.pravda-nn.ru/archive/number:649/article:10320/
Для чего нужно чудо?

Внешне суперкомпьютер ничем не отличается от обычного системного блока, разве что для пущей наглядности с него сняли одну из стенок, обнажив начинку сверхумной машины. А вот по своим возможностям он превосходит обыкновенных собратьев, как те - допотопную пишущую машинку.

:lol:  :lol:  :lol: Давненько такой клюквой журноламеры не радовали.

[sychbird]

Если я не ошибаюсь, то модели с "отдельными молекулами" даже на суперкомпьютере имеет смысл применять только для расчета сильно турбулентных потоков.

Да какие нафиг отдельные молекулы, господь с вами!!!
Турбулентность и в приближении сплошной среды задача непростая.

В том-то и дело, что расчет турбулентности по "отдельным молекулам" - алгоритмически намного более простая задача, чем расчет с применением любой из моделей сплошной среды Проблема пока в том, что даже суперкомпьютеры не обладают достаточной мощностью для проведение инженерных расчетов.

А какова при этом модель молекулы (и даже нескольких: азота, кислорода, двуокиси углерода и т.д.)? Или все моделируется абсолютно упругим шариком? :lol:

Похоже, что речь идет об использовании газокинетической модели вместо модели сплошной среды. В зависимости от температуры будут рассматриваться различные соотношения ионов и нейтральных молекул, а так же электронов и фотонов.

[Fakir]

Модель сплошной среды оперирует трёхмерным пространством. Кинетика - шестимерным. Что сильно добавляет счастья :lol: (да, кинетика-то как таковая - она тоже всё равно "сплошная" в некотором смысле оперирует-то не отдельными молекулами, а плотностью, только уже в фазовом пространстве).


Нет, есть в принципе "кинетические" работы о турбулентности - когда речь идёт о сильно разреженной плазме, иногда кое-что можно выжать, а  иногда это просто приходится делать, если распределение отлично от максвелловского, и модель сплошной среды уже заведомо даст ошибки.

Но работать с кинетикой при атмосферных плотностях?!  :shock:
Не говоря уж о "жидкой" гидродинамике, где честной кинетики и вовсе не написано...

[Гость 22]

Или все моделируется абсолютно упругим шариком? :lol:

Вообще-то, всем известстная и широко применяемая модель идеального газа построена именно на этом предположении

[Гость 22]

Но работать с кинетикой при атмосферных плотностях?!  :shock:

Эта модель менее эффективна и требует гигантских ресурсов, но тем не менее, алгоритмически она проще.

[Гость 22]

Например в рассчёте обтекания крыла используется рассчёт взаимодействия КАЖДОЙ молекулы с соседними и с крылом.

Кстати, подобный расчет потребует также и поверхность крыла моделировать с "молекулярной" точностью. Например, вместо использования коэффициентов сопротивления напрямую считать импульс от столкновения молекул газа с неровностями на крыле

Наверное, еще нескоро появится суперкомпьютер, способный справиться с такой задачей...