Применение отечественных суперкомпьютерных технологий для создания перспективных образцов авиационной техники
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы, связанные с внедрением отечественных суперкомпьютерных технологий в авиастроительную отрасль РФ. Представлены основные средства государственной поддержки по разработки и внедрения отечественных суперкомпьютерных технологий в организации промышленности. Рассматриваются актуальные вопросы применения отечественных пакетов программных продуктов инженерного анализа Логос, SimInTech и Euler в задачах виртуальных испытаний. Представлены результаты решения типовых промышленно-ориентированных задач авиастроения с помощью отечественного программного обеспечения имитационного моделирования. Приведены примеры успешно решенных задач сокращения и замены натурных испытаний виртуальными в области аэродинамики, гидродинамики, теплопроводности, прочности. Обозначены главные тенденции развития отечественных суперкомпьютерных технологий с учетом перехода на создание цифровых двойников изделий и агрегатов. Особое внимание уделяется вопросам методических подходов и проблемам разработки новых нормативных документов регламентирующих создание компьютерных моделей их валидации и применения. Представлена концепция проведения виртуальных испытаний в интересах проверки конструктивно-компоновочных решений, принимаемых для достижения оптимальных технико-экономических показателей и для подтверждения выполнимости требований. Описан инструмент для проведения верификации и валидации программного обеспечения имитационного моделирования на основе типовых тестовых задач по газодинамике, аэродинамике, акустике, тепловому анализу, прочности, мультидисциплинарному анализу, оптимизации и генерации дискретных пространственных моделей.
Литература
2. Pogosyan M.A., Savelievskih E.P., Strelets D.Yu., Kornev A.V., Shagaliev R.M., Kozelkov A.S. The use of domestic supercomputer technologies in designing new samples of the aircraft equipment. Aviation Industry. 2013; (3):3-7. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21539388 (accessed 18.04.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
3. Pogosyan M.A., Savelievskih E.P., et al. Primenenie superkomp'juternyh tehnologij v rossijskoj aviacionnoj promyshlennosti [Application of supercomputer technologies in the Russian aviation industry]. In: Ed. by A. G. Bratukhin. International Encyclopedia CALS. Aerospace engineering. JSC "SRC ASD", Moscow; 2015. p. 49-61. (In Russ.)
4. Kozelkov A.S., Krutyakova O.L., Kurkin A.A., Kurulin V.V., Tyatyushkina E.S. Zonal RANS–LES approach based on an algebraic reynolds stress model. Fluid Dynamics. 2015; 50(5):621-628. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1134/S0015462815050038
5. Kozelkov A.S., Kurulin V.V. Eddy-resolving numerical scheme for simulation of turbulent incompressible flows. Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2015; 55(7):1232-1241. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1134/S096554251507009X
6. Kozelkov A.S., Kurulin V.V., Lashkin S.V., Shagaliev R.M., Yalozo A.V. Investigation of supercomputer capabilities for the scalable numerical simulation of computational fluid dynamics problems in industrial applications. Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2016; 56(8):1506-1516. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1134/S0965542516080091
7. Kozelkov A.S., Deryugin Yu.N., Tsibereva Yu.A., et al. Minimal basis tasks for validation of methods of numerical simulation of turbulent flows of incompressible viscous fluids. Transactions of NNSTU n.a. R.E. Alekseev. 2014; (4):21-69. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22835507 (accessed 18.04.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
8. Kozelkov A.S., Kurkin A.A., Sharipova I.L., et al. Minimal basis tasks for validation of methods of calculation of flows with free surfaces. Transactions of NNSTU n.a. R.E. Alekseev. 2015; (2):49-69. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23894816 (accessed 18.04.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
9. Dmitriev S.M., Kozelkov A.S., Kurkin A.A., Legchanov M.A., Tarasova N.V., Kurulin V.V., Efremov V.R., Shamin R. Simulation of Turbulent Convection at High Rayleigh Numbers. Modelling and Simulation in Engineering. 2018; 2018:5781602. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1155/2018/5781602
10. Kozelkov A.S., Kornev A.V., Strelets D.Yu., Tannenberg I.D., Ostanko D.A. Computational Research of Aerodynamic Characteristics for Supersonic Plane on Cruising Regime. Polyot = Flight. 2017; (6):17-21. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29847276 (accessed 18.04.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
11. Betelin V.B., Shagaliev R.M., Aksenov S.V., Belyakov I.M., Deryuguin Yu.N., Kozelkov A.S., Korchazhkin D.A., Nikitin V.F., Sarazov A.V., Zelenskiy D.K. Mathematical simulation of hydrogen-oxygen combustion in rocket engines using LOGOS code. Acta Astronautica. 2014; 96(1):53-64. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2013.11.008
12. Dyanov D.Yu., Kazantsev A.V., Starodubov S.V., Tsiberev K.V., Chelakov A.A. LOGOS software package: Solution of nonlinear transient problems of deformable solid mechanics with regard to contact interactions. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Series Mathematical Modeling of Physical Processes. 2020; (2):45-59. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43110929 (accessed 18.04.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
13. Smagin, D.I., Savelev R.S., Satin A.A. Methods for the Design of Modern On-Board Systems of Advanced Aircraft. 2019 IEEE 10th International Conference on Mechanical and Aerospace Engineering (ICMAE). IEEE Press, Brussels, Belgium; 2019. p. 97-101. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/ICMAE.2019.8880986
14. Napreenko K.S., Lamtyugina A.V., Smagin D.I. Improving the Quality of Calculation of Air Parameters in the Passenger Areas of the Aircraft Through the Interaction of One-Dimensional and Three-Dimensional Software Systems. 2020 New Trends in Aviation Development (NTAD). IEEE Press, Starý Smokovec, Slovakia; 2020. p. 183-186. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/NTAD51447.2020.9379120
15. Liu J., Li Z., Tian Y., Zheng W. Dynamic Modeling and Active Disturbance Rejection Control of Parallel Aerial Manipulator System. In: Ed. by L. Yan, H. Duan, X. Yu. Advances in Guidance, Navigation and Control. Lecture Notes in Electrical Engineering. 2022; 644:3281-3293. Springer, Singapore. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-15-8155-7_274
16. Tikhonov A.I., Sazonov A.A. Features of Application of the Technology of Digital Counterparts in Aviation Equipment. In: Ed. by V. V. Mantulenko. Problems of Enterprise Development: Theory and Practice, vol. 82. European Proceedings of Social and Behavioural Sciences. European Publisher; 2020. p. 485-491. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.15405/epsbs.2020.04.63
17. Tikhonov A.I., Sazonov A.A., Novikov S.V. Digital Aviation Industry in Russia. Russian Engineering Research. 2019; 39(4):349-353. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.3103/S1068798X19040178
18. Borovkov А.I., Ryabov Yu.A., Kukushkin K.V., Maruseva V.M., Kulemin V.Yu. Digital twins and digital transformation of defense industry companies. Vestnik VostochnoSibirskoy otkrytoy akademii = Bulletin of East-Siberian Open Academy. 2019; (32):1-38. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37180048 (accessed 18.04.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
19. Borovkov A.I., Ryabov Y.A. Digital twins: definition, approaches and methods of development. In: Ed. by A. V. Babkin. Proceedings of Scientific-Practical Conference "Digital Transformation of the Economy and Industry". Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg; 2019. p. 234-245. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.18720/IEP/2019.3/25
20. Betelin V.B. Supercomputer Technologies in Russia: Status and Problems of Development. Herald of the Russian Academy of Sciences. 2015; 85(6):484-494. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1134/S1019331615060027
21. Smagin D.I., Satin A.A., Savelyev R.S., et al. Koncepciya sozdania komplexnoi matematicheskoi modeli letatelinogo apparata vkluchaushei osnovnie bortovie sistemi [The Concept of Creating a Complex Mathematical Model of the Aircraft Including the Main Onboard Systems]. Kachestvo i zhizn' = Quality and Life. 2018; 20(4):397-403. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37072542 (accessed 18.04.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
22. Gorobets A.V. Parallel technology for numerical modeling of fluid dynamics problems by high-accuracy algorithms. Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2015; 55(4):638-649. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1134/S0965542515040065
23. Abalakin I.V., Bakhvalov P.A., Gorobets A.V., Duben A.P., Kozubskaya T.K. Parallel Research Code NOISEtte for large-scale CFD and CAA simulations. Numerical Methods and Programming. 2012; 13(3):110-125. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18228944 (accessed 18.04.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
24. Gorobets A., Bakhvalov P. Heterogeneous CPU+GPU parallelization for high-accuracy scale-resolving simulations of compressible turbulent flows on hybrid supercomputers. Computer Physics Communications. 2022. 271:108231. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1016/j.cpc.2021.108231
25. Koterov V.N., Krivtsov V.M., Zubov V.I. Software package to calculate the aerodynamic characteristics of aircrafts. Trudy ISP RAN = Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS. 2017; 29(6):271-288. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2017-29(6)-17
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Редакционная политика журнала основывается на традиционных этических принципах российской научной периодики и строится с учетом этических норм работы редакторов и издателей, закрепленных в Кодексе поведения и руководящих принципах наилучшей практики для редактора журнала (Code of Conduct and Best Practice Guidelines for Journal Editors) и Кодексе поведения для издателя журнала (Code of Conduct for Journal Publishers), разработанных Комитетом по публикационной этике - Committee on Publication Ethics (COPE). В процессе издательской деятельности редколлегия журнала руководствуется международными правилами охраны авторского права, нормами действующего законодательства РФ, международными издательскими стандартами и обязательной ссылке на первоисточник.
Журнал позволяет авторам сохранять авторское право без ограничений. Журнал позволяет авторам сохранить права на публикацию без ограничений.
Издательская политика в области авторского права и архивирования определяются «зеленым цветом» в базе данных SHERPA/RoMEO.
Все статьи распространяются на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная, которая позволяет другим использовать, распространять, дополнять эту работу с обязательной ссылкой на оригинальную работу и публикацию в этом журналe.
