Американские исследователи провели самое масштабное на сегодня моделирование газового потока с использованием суперкомпьютера экзафлопсного уровня. Им удалось проследить, как ведут себя струи множества ракетных двигателей, работающих одновременно. Расчет вышел на такой уровень детализации, который раньше считался недостижимым даже для крупнейших вычислительных систем.
Для эксперимента задействовали El Capitan — новую установку Ливерморской лаборатории, построенную на базе платформы HPECrayEX. В ее составе работают гибридные ускорители AMDInstinctMI300A, сочетающие процессор и графический модуль в одном корпусе. Благодаря удачному соседству задержки при обмене данными минимальны, а огромные объёмы чисел получается обрабатывать без провалов в скорости. Всего в расчете участвовало свыше 11 тыс. узлов и более 44 тыс. вычислительных блоков, что вывело систему на производительность свыше экзафлопса при реальной нагрузке.
Одна из задач, которая стояла перед учеными, это изучение движения раскаленного газа вокруг плотной группы двигателей. Такая конструкция все чаще используется в современных ракетах. Множество компактных установок проще обслуживать, их легче резервировать, а общий модуль выходит дешевле в производстве. Однако такая схема порождает другую трудность: струи сталкиваются, завихряются и могут направлять горячий поток обратно на нижнюю часть ракеты. Поэтому лучше как можно точнее понимать динамику, иначе есть риск разрушения конструкции на старте.
Команда применила свежий математический подход, при котором ударные скачки давления сглаживаются без урона деталям. Кстати, ученым удалось сократить потребление памяти, ускорить расчет почти в 80 раз и уменьшить энергозатраты. Впервые задача такого масштаба была решена за несколько часов, а не за недели. Система обработала свыше квадриллиона степеней свободы и при этом сохранила стабильность на всех узлах.
Полученные данные помогут разработчикам ракет точнее оценивать нагрузку на двигатели и элементы конструкции, а инженерам — просчитывать сложные сценарии, которые трудно воспроизвести в эксперименте. Высокое разрешение симуляции открывает дорогу проектированию, основанному на расчетах, а не только на дорогостоящих испытаниях.
По мнению специалистов, эта работа задает новую планку для всех будущих исследований сверхскоростных потоков и показывает, что экзафлопсные системы могут обрабатывать массивные данные.
Ранее мы писали о том, как выглядел бы «смертельный путь» человека к Солнцу.
