첨단 로켓 시뮬레이션 센터
Center for the Simulation of Advanced Rockets | |
| 설립됨 | 1997 |
|---|---|
| 위치 | 일리노이 대학교 어바나 샴페인 |
| 부서 | 컴퓨터 공학 |
| 목표 | 고체 로켓 추진체 시스템의 정확한 연산 모델 개발 |
| 스태프 | 약 80명의 교직원 및 학생 |
| 연구 영역 | 유체 및 연소 구조 및 재료 컴퓨터 사이언스 시스템 통합 불확실성 통합 |
첨단 로켓 시뮬레이션 센터(CSAR)는 일리노이 대학교 어바나 샴페인 대학의 학제간 연구 단체로 미국 에너지부의 첨단 시뮬레이션 및 컴퓨팅 프로그램의 일부다. 고체 추진제 로켓의 성능, 신뢰성, 안전성 등을 정확하게 예측하는 것이 CSAR의 목표다.[2]
CSAR은 에너지부의 고급 시뮬레이션 및 컴퓨팅 프로그램의 일환으로 1997년에 설립되었다. 이 프로그램의 목표는 "계산 시뮬레이션을 통해 복잡한 물리적 시스템의 성능, 신뢰성 및 안전성에 대한 정확한 예측을 가능하게 하는 것"이다. CSAR은 이 동기를 고체 로켓 추진체, 특히 우주왕복선이 사용하는 추진체의 영역으로 확장한다. [1]
CSAR은 정상 및 비정상 상황에서 전체 로켓 시스템을 시뮬레이션할 수 있는 것을 목표로 한다. 여기에는 구성 요소와 연료 흐름의 역학 및 기타 환경 요인의 매우 정확한 모델링이 포함된다. 이를 모델링하려면 수천 개의 프로세서의 순서에 따라 큰 컴퓨팅 파워가 필요하다. 컴퓨터 인프라의 개발은 그들의 목표를 달성하는데 매우 중요하다.[1]
연구 분야
CSAR에 의해 연구된 여러 분야가 있다.[3] 물리적 시뮬레이션은 CSAR의 Rocstar 소프트웨어 제품군에서 구현된다.
- 유체와 연소 - 추진력을 제공하는 방식으로 로켓의 연료가 점화되고 유도되는 방법에 대한 연구.
- 다중 효소 흐름
- 난류 모델링
- 멀티스케일 가속("시간 확대"를 통한)
- 추진제 형태학/특성화
- 추진제 연소 모델링
- 구조물 및 재료 - 로켓의 물리적 구조 해석
- 구성 및 손상 모델링
- 균열 전파
- 멀티스케일 재료 모델링
- 재료 인터페이스의 분자 모델링
- 시공간 불연속 갤러킨 방법
- 컴퓨터 과학 - 고급 시뮬레이션 및 시각화 도구 개발
- 병렬 프로그래밍 환경
- 병렬 I/O
- 병렬 성능 모델링 및 예측
- 메싱
- 하이브리드 기하학적/토폴로지 메쉬 칸막이
- 시각화
- 시스템 통합 - 사용 가능한 툴과 리소스를 효율적으로 통합
- 객체 지향 통합 프레임워크
- 유연한 병렬 조정
- 안정적인 구성 요소 커플링 및 타임스텝
- 공통적인 정교함을 바탕으로 정확하고 보수적인 데이터 전송
- 안정적이고 효율적인 표면 전파
- 불확도 수량화 - 시뮬레이션 결과에 대한 정확도 및 신뢰도 결정
- 샘플링 기반 불확도 정량화를 위한 클러스터링 기법
연산환경
물리적 시뮬레이션은 CSAR의 Rocstar의 숫자 해결기 애플리케이션 제품군을 사용하여 수행된다. Rocstar는 CSAR에 의해 만들어졌으며, 대규모 병렬 컴퓨터에서 효율적으로 작동하도록 설계되었다. Rocstar의 구현은 MPI에서 이루어지며 Adaptive MPI와 완전히 호환된다. Rocstar는 현재 세 번째 버전인 Rocstar 3에 있다. Rocstar 3 사용에 대한 설명서는 사용 설명서를 참조하십시오.
CSAR은 시뮬레이션을 위해 많은 슈퍼컴퓨팅 자원을 사용한다. CSAR과 함께 국립 슈퍼컴퓨팅 애플리케이션 센터는 일리노이 대학교 어바나 샴페인에 위치해 있다. CSAR은 NCSA가 제공하는 컴퓨팅 환경을 활용하여 많은 시뮬레이션을 수행한다. 이 대학의 컴퓨터공학과는 튜링이라고 알려진 슈퍼컴퓨터 클러스터를 가지고 있는데, 이 클러스터는 CSAR에서도 활용되고 있다.[4]
CSAR이 사용하는 연산 환경은 일리노이 대학의 병렬 프로그래밍 랩, 특히 Charm++와 Adaptive MPI의 작업을 이용한다.[5] 이러한 병렬 프로그래밍 프레임워크는 수천 개의 프로세서로 쉽게 확장되는 애플리케이션 개발을 가능하게 하며, 매우 복잡한 계산을 빨리 끝낼 수 있다. Charm++와 AMPI가 모두 채용한 런타임 시스템은 CSAR의 소프트웨어에서 사용하는 2가지 주요 기능으로, 모든 프로세서에 걸쳐 작업을 고르게 분산시켜 성능 향상에 도움을 주는 로드 밸런싱과 처음부터 다시 시작할 필요 없이 장시간의 연산을 저장하고 재시작할 수 있는 체크포인트가 있다.
CSAR의 개발자들은 이러한 고도로 평행한 도구를 사용하여 로켓 추진과 관련된 다양한 물리적 현상을 시뮬레이션할 수 있는 많은 구성품을 만들었다. 결합하여 완전한 시뮬레이션 환경을 제공한다. 아래는 모든 Rocstar 모듈 목록과 각각의 사용자 가이드로 연결되는 링크 입니다.
이벤트
- 2007년 6월 11일–12일, CSAR의 본거지인 UIUC의 계산 과학 및 엔지니어링 부서는 불확도 정량화에 관한 워크숍을 개최했다. 40명이 넘는 사람들이 참석했고, 하빕 나름과 니콜라스 자바라스의 강의가 있었다.
- 2007년 7월 13일, CSAR은 고체 로켓 모델링 및 시뮬레이션에 관한 국제 심포지엄을 개최했는데, 이 회의에는 CSAR, 일본 JAXA, 프랑스 SNPE의[7] 연사들이 참여했다.
참조
- ^ Jump up to: a b c 2008년 10월 10일 검색된 웨이백 머신에 2008년 5월 13일 보관된 CSAR 정보
- ^ CSAR 홈페이지 2008년 10월 6일, 2008년 10월 10일 회수된 웨이백 머신에 보관
- ^ 2008년 10월 10일 회수된 웨이백 머신에 보관된 CSAR의 기초 연구
- ^ CSAR 컴퓨팅 2008년 10월 11일 회수된 웨이백 머신에 2009년 2월 1일 보관
- ^ Parallel Programming Lab: Rocket Simulation 2008년 10월 11일 회수
- ^ 2008년 10월 15일 회수된 웨이백 머신에 보관된 CSAR 소프트웨어 설명서
- ^ 2008년 10월 10일 회수된 웨이백 머신에 보관된 고체 로켓 모델링 및 시뮬레이션에 관한 국제 심포지엄
