附錄A：2030年CFD遠(yuǎn)景規(guī)劃能力和路線圖

2017-11-01 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

2030年CFD遠(yuǎn)景規(guī)劃技術(shù)發(fā)展路線圖

本附錄介紹了提出的2030年CFD遠(yuǎn)景規(guī)劃能力和路線圖,以了解非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格方法發(fā)展的現(xiàn)狀和未來(lái)。如果無(wú)法與其他提出的能力合理地整合,改進(jìn)的自適應(yīng)技術(shù)將用處不大。這包括改進(jìn)自適應(yīng)技術(shù),以提高處理更大型、更復(fù)雜問(wèn)題的能力,以及增大自動(dòng)預(yù)測(cè)各種條件匯集在一起的問(wèn)題的能力。因此,非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格自適應(yīng)發(fā)展必須與圖9中詳細(xì)列出的其他技術(shù)的路線圖以及Slotnick等人提出的一系列基本能力相吻合。同時(shí),L?hner和Baum還列出了使用更大程度的并發(fā)性預(yù)計(jì)將出現(xiàn)的許多問(wèn)題。快速自適應(yīng)航空航天工具(FAAST)項(xiàng)目確定了解決這些能力和路線圖的許多類似瓶頸問(wèn)題,具體為:1.重視基于物理的預(yù)測(cè)建模。特別是轉(zhuǎn)捩、湍流、分離、化學(xué)反應(yīng)流、輻射、熱傳導(dǎo)和本構(gòu)模型等,必須較以前更能反映基本物理現(xiàn)象。

2.管理所有可能來(lái)源的誤差和不確定度:
(a)第一條所述的物理建模的誤差和不確定度;
(b)由網(wǎng)格和離散的缺陷產(chǎn)生的數(shù)值誤差;
(c)來(lái)自數(shù)值模擬的偶然不確定度,以及由于對(duì)特定流體流動(dòng)問(wèn)題的特性缺乏認(rèn)識(shí)而產(chǎn)生的認(rèn)知不確定度。

3.要求分析過(guò)程的所有步驟自動(dòng)化程度更高,包括幾何外形的建立、網(wǎng)格生成和自適應(yīng)、仿真結(jié)果大型數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建、所產(chǎn)生的海量信息的提取和理解,并具有引導(dǎo)計(jì)算過(guò)程的能力。所有這些改進(jìn)的本質(zhì)是要求求解工作鏈的每一步都具有高度的可靠性/魯棒性,盡量減少用戶干預(yù)。

4.具有能夠有效利用大規(guī)模并行、異構(gòu)和容錯(cuò)的HPC架構(gòu)的能力,它們將在2030年時(shí)間框架內(nèi)獲得。對(duì)于無(wú)局部相互作用的復(fù)雜物理模型,必須克服基礎(chǔ)算法映射到具有多種存儲(chǔ)器分級(jí)、延遲和帶寬的計(jì)算機(jī)所面臨的挑戰(zhàn)。

5.靈活應(yīng)對(duì)工業(yè)和研究環(huán)境下計(jì)算任務(wù)的能力和容量問(wèn)題,這樣,既可輕松完成非常龐大的組合計(jì)算,它由若干規(guī)模合理的單個(gè)計(jì)算構(gòu)成(如填滿全飛行包線、運(yùn)行圖所要求的計(jì)算,或進(jìn)行參數(shù)研究和設(shè)計(jì)優(yōu)化的求解),也可進(jìn)行少量非常大規(guī)模的計(jì)算(如發(fā)現(xiàn)和理解流動(dòng)物理現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)所需要的計(jì)算)。

6.2030 年多學(xué)科分析的無(wú)縫集成將成為常態(tài),最終的耦合模擬不用犧牲精度或數(shù)值穩(wěn)定性,并且無(wú)需大量精力,那樣的話,只有少數(shù)的耦合模擬是可能的。

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