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稀薄流到连续流气体运动论统一算法研究

                    栏目:工业领域   发布时间:2015-04-27 14:49:21

1、应用领域,应用的重要性,解决国家什么重要问题?

本应用成果属于航天领域。

研究发展适应连续流到稀薄流、准确模拟各流域复杂飞行器再入空气动力学特征的一体化计算方法,可以应用于大规模并行计算与型号工程研制。本应用结合从事稀薄气体动力学DSMC方法与计算流体力学有限差分方法研究基础,将计算流体力学有限差分法引入基于时间、位置空间和速度空间的气体分子速度分布函数方程数值求解,建立起从稀薄流到连续流的气体运动论统一算法理论与系列计算技术。率先在国际上提出了基于Boltzmann模型方程求解各流域复杂高超声速绕流问题的气体运动论大规模并行算法研究方向。

2技术难关

1) 解决万核以上并行规模;

2)实现应用级保留恢复功能;

3)优化大规模I/O数据处理。

3、应用成果描述

通过在国产神威蓝光千万亿次高效能计算机系统上移植与优化,实现用2048、8000、16000、24225个CPU核开展近地空间机动飞行器再入110公里到70公里高度飞行绕流大规模并行计算,计算结果表明:飞行器跨流区飞行高超声速绕流流场密度与马赫数流线结构,以及再入飞行关注点的绕流驻点线密度、温度分布并行计算结果与参考实验数据吻合很好。

4、应用效果

基于我国神威蓝光系统建立了我国自主创新研究特色的Boltzmann方程求解航天飞行器跨流域空气动力学问题应用研究体系;应用系统能够解决我国航天领域依靠传统流体力学研究方法难以解决的空气动力学问题。