基于大规模并行的高超声速飞行器动力学特性仿真

系统仿真学报 ›› 2015, Vol. 27 ›› Issue (8): 1715-1720.

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基于大规模并行的高超声速飞行器动力学特性仿真

陈红永, 范宣华, 王柯颖, 方叶, 肖世富

中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳 621999

收稿日期:2015-04-01 修回日期:2015-07-02 出版日期:2015-08-08 发布日期:2020-08-03
作者简介:陈红永(1986-),男,陕西宝鸡,博士,助理研究员,研究方向为复杂结构动力学; 范宣华(1981-),男,山东五莲,博士,高工,研究方向为结构动力学大规模并行计算。
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(11472256); 中物院高性能数值计算课题(R2014-0424); 中国工程物理研究院重点学科项目“计算固体力学”资助

Research on Dynamic Characteristics of Hypersonic Vehicle Based on Large Scale Parallel Simulation

Chen Hongyong, Fan Xuanhua, Wang Keying, Fang Ye, Xiao Shifu

Institute of Systems Engineering, CAEP, Mianyang, Sichuan 621999, China

Received:2015-04-01 Revised:2015-07-02 Online:2015-08-08 Published:2020-08-03

摘要/Abstract

摘要： 基于隐式重启动Krylov-Schur和Jacobi-Davidson两种算法和PANDA并行计算框架,构建了大规模模态分析及基础随机振动响应并行计算体系;将并行求解体系应用于对典型乘波体外形高超声速飞行器模型及动力学特性仿真,计算规模达到1 400 W自由度,并行核数达到1024核;模态结果与商业软件对比,其前100阶固有频率相差不超过0.01%,振型完全一致,1024核并行与16核并行计算效率提高了约60倍,并验证了算法的精确性及大规模并行计算时的高效性,获得了高超声速飞行器的低阶动力学响应特性。

关键词: PANDA, 并行计算, 高超声速飞行器, 模态分析, 并行效率

Abstract: Based on the three predominant algorithms (Implicitly Restarted Krylov-Schur Method and Jacobi-Davidson Method ) and The PANDA Framework, a large-scale parallel computing system for modal analysis was established. The finite element model of typical wave-rider hypersonic vehicle was established and its dynamic characteristics were investigated. The numerical analysis reaches scale of 14,000,000 Degree of Freedoms (DOFs), and the number of MPI Cores is 1024. What's more, the difference of first 100 orders natural frequencies between PANDA and well known commercial software ANSYS is less than 0.01%, and mode shapes are absolutely the same, the efficiency of 1024 cores is 60 times faster than 16 cores, which means PANDA is very accurate and efficient, lower order dynamic response characteristics of hypersonic vehicle is obtained at the same time.

Key words: PANDA, parallel simulation, hypersonic vehicle, modal analysis, MPI efficiency

中图分类号:

TB123

陈红永, 范宣华, 王柯颖, 方叶, 肖世富. 基于大规模并行的高超声速飞行器动力学特性仿真[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(8): 1715-1720.

Chen Hongyong, Fan Xuanhua, Wang Keying, Fang Ye, Xiao Shifu. Research on Dynamic Characteristics of Hypersonic Vehicle Based on Large Scale Parallel Simulation[J]. Journal of System Simulation, 2015, 27(8): 1715-1720.

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基于大规模并行的高超声速飞行器动力学特性仿真

Research on Dynamic Characteristics of Hypersonic Vehicle Based on Large Scale Parallel Simulation

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