NASA udostępnia potężne oprogramowanie LAVA dla przemysłu lotniczo-kosmicznego USA
Od lat inżynierowie NASA sięgają po narzędzie Launch, Ascent i Vehicle Aerodynamics (LAVA), które pomaga rozwiązywać problemy przepływu powietrza decydujące o powodzeniu misji. Gdy trzeba ocenić, jak statek kosmiczny poradzi sobie przy ponownym wejściu do atmosfery lub czy nowy projekt skrzydła samolotu zapewni wystarczającą siłę nośną, sięgają po LAVA.
NASA niedawno udostępniła to narzędzie środowisku kosmiczno-lotniczemu.
LAVA to oprogramowanie CFD, które NASA opracowała, by wspierać kluczowe misje lotniczo-kosmiczne, opierając się na wiedzy zgromadzonej w agencji. Ułatwia przewidywanie ruchu powietrza wokół rakiet, samolotów i statków kosmicznych z imponującą precyzją.
Te same narzędzia obliczeniowe, które symulują lądowania na Marsie, oceniają startowe warunki i optymalizują wydajność samolotów, są teraz dostępne dla amerykańskich naukowców, firm i innowatorów.
"To nie tylko udostępnianie oprogramowania ? chodzi o przyspieszanie innowacji," powiedział Jared Duensing, lider zespołu LAVA w Ames Research Center NASA w Dolinie Krzemowej. "Kiedy badacze z uniwersytetów mogą prowadzić bardziej złożone symulacje, a małe firmy optymalizować projekty z precyzją na poziomie NASA, nie tylko dzielimy się narzędziami, lecz uwalniamy potencjał."
Wielkie pytania, szybkie odpowiedzi
NASA od dawna korzysta z narzędzi CFD, aby przewidywać ruch powietrza wokół nowych samolotów lub symulować hałasujące środowisko startowe podczas odpalania rakiety.
Wyobraź sobie oglądanie ulubionego programu na powolnym telefonie z klapką w porównaniu z błyskawicznym łączem i krystalicznie czystym obrazem 4K. To właśnie transformacja, jaką LAVA wnosi do symulacji kosmicznych i lotniczych. Problemy, które kiedyś zajmowały dni, teraz potrafią zająć kilka godzin.
Oprogramowanie LAVA współpracuje z hardware'em opartym na GPU, które potrafią wykonywać wiele zadań jednocześnie i ograniczać zużycie energii w porównaniu z tradycyjnymi CPU. Dla kosztownych metod symulacyjnych niezbędnych do najtrudniejszych zastosowań NASA, LAVA okazała się wyjątkowo wydajna na flagowym superkomputerze Cabeus, opartym na GPU.
A prawdziwy przełom polega na tym, że LAVA zamienia pozornie niemożliwe w codzienną praktykę. Inżynierowie lotnictwa polegają na tak zwanych scale-resolving simulations, by uchwycić wysokiej jakości odwzorowania zjawisk, które mogą mieć duży wpływ na misje, w tym fale ciśnienia, wiry turbulentne i sygnały akustyczne. Kiedyś te zadania były kosztowne pod kątem zasobów i czasu. Dziś LAVA realizuje je na umiarkowanych zasobach obliczeniowych, co czyni je dostępnymi i łatwymi do użycia nawet dla nowych użytkowników.
W praktyce NASA wykorzystała te możliwości podczas startów i lądowań statków kosmicznych na Księżycu i Marsie, a jednocześnie napędza innowacje w samolotach nowej generacji. Gdy NASA potrzebowała zrozumieć rozwijanie naddźwiękowego spadochronu dla misji na Marsie ? co trudno przetestować w atmosferze Ziemi ? LAVA dostarczyła kluczowych wniosków.
Kiedy inżynierowie mieli przewidzieć wpływ formacji lodu na wydajność samolotu, LAVA odpowiadała na pytania dotyczące warunków istotnych dla bezpieczeństwa lotu.
Aby wspierać astronautom podczas bezpiecznych startów w misjach Artemis, LAVA zasymulowała start Artemis I, umożliwiając inżynierom zrozumienie środowiska lotu Systemu Startowego Kosmicznego (SLS) w szczegółach. Udostępnienie narzędzia oznacza, że branża może korzystać z tych samych możliwości, potencjalnie stosując je do dużych samolotów naddźwiękowych, małych dronów dostawczych i taksówek powietrznych.
Trzy podejścia, jeden framework
Większość narzędzi CFD zmusza inżynierów do wyboru jednego podejścia, jakby dawano im młotek, podczas gdy potrzebny jest cały zestaw narzędzi. Ramy LAVA oferują trzy opcje generowania siatek, czyli siatki łączące punkty używane do przewidywania zachowania płynów w symulacjach.
Użytkownicy mogą więc przełączać się między różnymi siatkami w zależności od problemu lub wykorzystywać kilka typów siatek, aby porównać prognozy. Można także łączyć LAVA z innymi narzędziami do analiz i optymalizacji, by udoskonalać projekty.
Wśród wielu projektów NASA prace nad LAVA były wspierane w ramach Transformational Tools and Technologies NASA, które zajmują się tworzeniem nowych narzędzi obliczeniowych pomagających przewidywać wydajność samolotów. Projekt ten należy do NASA's Transformative Aeronautics Concepts Program w ramach Aeronautics Research Mission Directorate.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
