El proyecto NextSim, financiado con fondos europeos, está desarrollando la próxima generación de herramientas de DFC para plataformas informáticas paralelas a nivel extremo. Estas herramientas facilitarán que la industria resuelva problemas que actualmente están fuera de su alcance debido a las limitaciones que presenta el equilibrio entre la precisión y la carga.
El consorcio del proyecto NextSim cree que es hora de que el sector aeroespacial se beneficie de la potencia de la informática de alto rendimiento. Las nuevas herramientas de simulación del proyecto acelerarán la resolución de problemas durante las fases de investigación, desarrollo y prueba de los diseños de aeronaves de nueva generación. La creación de prototipos, las campañas de pruebas en túneles de viento y las pruebas de vuelo reales encarecen mucho la investigación y el desarrollo aeroespacial.
La replicación de estas pruebas en el espacio digital, un proceso conocido como modelización de dinámica de fluidos computacional (DFC), ha reducido sobre manera los costes de prueba y el plazo de comercialización. Con todo, estos modelos tienen problemas para seguir el ritmo al que aumenta la potencia informática, lo que priva a los fabricantes de aeronaves de los recursos que tanto necesitan.
«Necesitamos una nueva generación de herramientas de DFC que puedan sacar el máximo partido a los sistemas de 1 exaflop y, más adelante, a los sistemas a exaescala, que se espera que estén disponibles en menos de 3 años», comenta Oriol Lehmkuhl, jefe del grupo de Dinámica de Fluidos Computacional a Gran Escala en el Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación.
Con NextSim, Lehmkuhl, coordinador del proyecto, y sus socios prometen un conjunto de nuevos algoritmos con mejor convergencia y precisión. «La investigación de NextSim permitirá evaluar y mejorar los algoritmos básicos empleados por los solucionadores de simulación aeronáutica —explica Lehmkuhl—. Nuestro objetivo es que se tarde menos de una hora en completar una simulación de aeronave en tres dimensiones, y que se obtengan en una noche soluciones complejas de simulaciones de resolución de escalas turbulentas inestables en tres dimensiones. Esto permitirá a los diseñadores de aeronaves obtener muchos más resultados optimizados en menos tiempo».
El proyecto surge en un contexto de creciente uso de modelos de DFC y de demanda industrial de simulaciones más grandes y largas. Las herramientas matemáticas actuales adolecen de tiempos de cálculo demasiado amplios para problemas de relevancia industrial. Además, los usuarios han tenido que hacer frente a la falta de fiabilidad y precisión de estas tecnologías en condiciones de vuelo extremas.
«Estas deficiencias impiden la aplicación industrial integral de herramientas virtuales para el diseño y la certificación —puntualiza Lehmkuhl—. Esto no solo atañe a la industria aeronáutica, sino también a otros sectores como el del automóvil, la energía eólica, la propulsión y la fabricación por adición, entre muchos otros».
Uno de los principales objetivos de NextSim consistirá en demostrar sus metodologías para resolver problemas relevantes del mercado definidos por Airbus, empresa socia del proyecto. La investigación del proyecto abordará cuestiones aeronáuticas como la reducción de emisiones, la seguridad, el ruido y el rendimiento, aunque se puede aplicar a cualquier sector que emplee la discretización numérica y la integración de ecuaciones diferenciales parciales en sus diseños.
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Detalles
- Fecha de publicación
- 29 de junio de 2022
- Autor
- Representación en España – Barcelona