飞行器多学科设计与仿真的HPC体系架构研究.pdf

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1、2011全国仿真技术学术会议论文集飞行器多学科设计与仿真的HPC体系架构研究王玲1，王华倩2，铁呜3，苗树喜1，高鹏1(1．空间物理重点实验窀。北京100076；2．北京安世亚太公司，北京100080；3．北京临近空间飞行器系统工程研究所，北京100076)摘要：通过分析飞行器总体多学科设计与仿真分析软件的高性能并行计算HPC特性。提出了适应复杂飞行器总体并行协同设计、大规模计算分析与多学科联合仿真验证等任务的HPC体系架构。首先分析了当前高性能计算(HPC)体系结构分类及特点；明确了各种主流计算系统的适应面，其次详细地分析了常用飞行器总体多学科设计与仿真求解器的算法

2、特点及对高性能计算资源的系统要求。最后，提出了一种能够解决飞行器气动力／热、结构、电磁、控制等学科协同设计、计算、仿真验证的HPC体系架构；为相关领域构建适应性及可用性良好的HPC系统起到很好的参考作用。关键词：多学科设计与仿真；高性能计箅体系架构；高性能计算系统的求解器中图分类号：TP391．9文献标识码：AHPCSystematicInfrastructureforMultidisciplinaryDesignandSimulationofAircraftsWANGLin91，WANGHua—qian2，TIEMin93，MIA0Shu—XI一，GAOPen91(

3、1．ScienceandTechnologyonSpacePhysicsLalⅪratory，Beijing10076，China；2．PERACHINA，Beijing10080，China；3．BeijingInstituteofNearSpaceVehicle'sSystemEngineering，Beijing10076，China)ABSTRACT：Inthispaper，theanalysisandsystematicinfrastructureofhighperforoumeecomputer(HPC)ispro-posedformuhidiscipli

4、narycollaborativedesign，larse—scalecomplexcomputationandfullsystem'smultidisciplinarysimulationofaircraftsystems．BasedontheanalysisofcharacteristicsofvariousHPCsystemsandtherequirementofconunonsolversforaircraftdesignandsimulationinHPC，aHPCsystematicinfrastructureisdevelopedforcollabora

5、-rivedesignandsimulationwithdisciplinesofaerodynamic，aerodynamicheating，structure，electromagnetic，con-trol，andetc．TheproposedinfrastructureisoneofthekeytechniquestodevelopausableandflexibleHPCsystem．KEYWORDS：Muhidisciplinarydesignandsimulation；HPCsystematicinfrastructure；SolversinHPCsys

6、teml引言复杂飞行器总体并行协同设计、大规模计算分析与多学科联合仿真验证等对高性能并行计算能力有着强烈要求；而气动力／热、结构、电磁、控制等学科数值模拟计算方法的不同则导致其对HPC系统体系结构也是大不相同，因此本文从复杂飞行器设计仿真的需求为依据，从各种学科计算规模、算法特点、对计算机系统资源需求、设计使用特点、计算数据量以及应用经验等多个因数进行全面的分析；同时对当今世界上高性能计算领域的技术状况进行了详细分析；提出收稿日期：2011一05一13修回EI$1：2011—05-23了适应复杂飞行器多学科耦合、精细化设计与仿真的先进的高性能计算体系架构。2高性能计算

7、(HPC)体系结构分类及特点目前高性能计算机系统大致可以分为以下3种体系结构，即：1)并行向量处理机(PVP)PVP系统含有为数不多、功能强大的定制向量处理器(VP)，定制的高带宽纵横交叉开关即高速的数据访问。PVP系统通常具有以下特点：●通常不使用高速缓存，而使用大量向量寄存器及指令缓存；●对程序编制的要求较高；．————43．—-——●只有那些充分考虑了向量处理特点的程序才能在该系统上获得较好的性能；●价格昂贵、难于管理。2)对称多处理机(SMP)SMP系统构架允许一台计算机(单一操作系统)内的多个CPU共享一个连续的内存寻址空间。不同CPU对内