中國(guó)航天的成功，離不開無數(shù)航天工程師的努力和堅(jiān)持，是他們把航天任務(wù)變成現(xiàn)實(shí)并成功完成階段性技術(shù)的突破。當(dāng)然，成功的背后也少不了科技力量的默默付出。理論物理、高能物理、地球物理及天體物理提供了基礎(chǔ)計(jì)算數(shù)據(jù)；大氣環(huán)流及災(zāi)害預(yù)測(cè)是最佳發(fā)射時(shí)間選取的重要組成因素。

除此之外，

高性能計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)起到了舉足輕重的作用。

人工智能

解決了航天飛行任務(wù)規(guī)劃中涉及較為復(fù)雜的邏輯推理和眾多的約束條件。

材料分析

對(duì)航空航天器的制造有著重要作用，直接關(guān)系到整個(gè)探索任務(wù)能否順利完成。

仿真模擬

縮短了航天器的制作時(shí)間，使得連續(xù)發(fā)射成為可能。

本文將重點(diǎn)和大家聊聊航天、仿真模擬和云計(jì)算之間的關(guān)系。

航天、仿真模擬和云計(jì)算

航天器在宇宙空間中長(zhǎng)期處于高真空、強(qiáng)輻射、失重的環(huán)境中，有的還要返回地球或者其他天體上著陸，經(jīng)歷的環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜及惡劣。

為了保證航天器中的機(jī)械零件不會(huì)出現(xiàn)問題，需要不斷做實(shí)驗(yàn)才能得到確切的結(jié)果，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需要科學(xué)家付出大量的精力來演算，但是這樣做

既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，也需要極大的資金支持。

在這種情況下，人們想到了計(jì)算機(jī)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)不僅計(jì)算速度快而且有著高精度。后來還出現(xiàn)了

專門用于仿真模擬的軟件

來模擬航天器發(fā)射之前各種可能出現(xiàn)的狀況。

比如有限單元法首先是應(yīng)用于航空工業(yè)中結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性分析。發(fā)展至今天，已成為工程數(shù)值分析的有力工具?，F(xiàn)在的有限元分析軟件在航天領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，不僅可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，也可以計(jì)算結(jié)構(gòu)在熱載荷和聲載荷等作用下的應(yīng)力應(yīng)變分布情況。

有限元單元法的基本思想是將一個(gè)結(jié)構(gòu)或連續(xù)體的求解域離散為若干個(gè)子域，并通過他們邊界上的節(jié)點(diǎn)相互聯(lián)結(jié)成為組合體。使用每一個(gè)單元內(nèi)所假設(shè)的近似函數(shù)來分片地表示全求解域內(nèi)待求得未知場(chǎng)變量。

以衛(wèi)星結(jié)構(gòu)來說，每顆衛(wèi)星都設(shè)有結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的主要功能包括承受載荷、安裝設(shè)備和提供構(gòu)型3個(gè)方面。在滿足衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)的功能要求和一般機(jī)械構(gòu)件設(shè)計(jì)的特征外，還需要滿足6大設(shè)計(jì)特點(diǎn)，分別是盡量減小質(zhì)量、利用有限容積、突出剛度設(shè)計(jì)、適應(yīng)空間環(huán)境、保證高度可靠及滿足一次使用。

復(fù)雜的環(huán)境、高精度的設(shè)計(jì)及反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，這其中的計(jì)算量可想而知。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)宇宙更深的探索，仿真模擬對(duì)計(jì)算資源和軟硬件配置的需求急速增長(zhǎng)。

算力成為支撐仿真模擬的核心力量。

而在本地算力資源不足以支撐如此海量的計(jì)算量的情況下，

仿真模擬已進(jìn)入以

云計(jì)算

為主導(dǎo)的世界。

通過云計(jì)算，可以在有限成本內(nèi)，應(yīng)用強(qiáng)大的硬件體系和豐富的軟件生態(tài)。對(duì)于仿真軟件來說，這可以極大程度地解決需要大量的數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、存儲(chǔ)的問題。同時(shí)云計(jì)算平臺(tái)能夠大幅度地降低投入成本，不需要客戶花費(fèi)大量的人力物力從 0 開始搭建。

北鯤云為HPC應(yīng)用加速

北鯤云為工程機(jī)械、航空航天、汽車工業(yè)、新能源電池等領(lǐng)域的用戶提供專業(yè)的Cloud-HPC解決方案。目前已成功服務(wù)多家企業(yè)、科研所及高校。

某大型制造業(yè)公司正面臨著以下業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)：

計(jì)算量快速膨脹，峰值需求超過平時(shí)2-3倍，本地資源池不能迅速滿足業(yè)務(wù)要求

總部與各分公司之間的異地管理、協(xié)同設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)共享以及業(yè)務(wù)流程和標(biāo)準(zhǔn)管理難

線下前后處理與到線上求解計(jì)算流程割裂

為了解決問題，該公司選擇了北鯤云超算平臺(tái)，北鯤云為該公司提供了

專業(yè)的Cloud-HPC行業(yè)解決方案

，方案優(yōu)勢(shì)如下：

彈性計(jì)算集群, 支撐并行運(yùn)算多個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)使用超過200+CPU核心，可溢出超過10000CPU核心規(guī)模

線上線下協(xié)同，計(jì)算資源、作業(yè)、工作站、軟件許可證等統(tǒng)一調(diào)度

高達(dá)10PB的存儲(chǔ)規(guī)?？勺尫抡娼Y(jié)果永久保存，支持跨組織和地域合作共享，聯(lián)合設(shè)計(jì)和研發(fā)

支持使用云工作站進(jìn)行CAE前后處理，可直接一鍵提交遠(yuǎn)程求解

在北鯤云的助力下，該公司成功解決了資源峰值需求過載問題，避免了過度投資或者預(yù)估資源不足的情況，并且打通了CAE前后處理、計(jì)算求解和分析后處理全流程，加速處理復(fù)雜模型的仿真，

大大縮短了制作時(shí)間。

研發(fā)相同零件的總成本創(chuàng)新低。

云上高性能計(jì)算新引擎

北鯤云超算平臺(tái)不但節(jié)約客戶的成本，

還能幫助以往不可能實(shí)現(xiàn)仿真的企業(yè)應(yīng)用仿真技術(shù)。

我們提供從算力支持、軟件部署安裝、可視化設(shè)置等全流程服務(wù)，行業(yè)應(yīng)用軟件開箱即用，海量資源隨時(shí)調(diào)度。

基于北鯤云仿真云平臺(tái)搭建的行業(yè)垂直云平臺(tái)，集成工業(yè)制造企業(yè)所需的設(shè)計(jì)與仿真工具，并支持

前后處理可視化、仿真并行化、應(yīng)用交互化、工作流自動(dòng)化

等功能。完成業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景。做到可

編排、低代碼、高容錯(cuò)、全兼容。

北鯤云作為Cloud-HPC的先行者，將充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)和服務(wù)優(yōu)勢(shì)，

為全國(guó)工業(yè)仿真和云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展助力。

審核編輯 黃昊宇