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Algoritmos da próxima geração para um setor aeroespacial mais competitivo

O consórcio do projeto NextSim considera que está na altura de a indústria aeroespacial beneficiar da capacidade de computação de alto desempenho. As novas ferramentas de simulação do projeto irão acelerar a resolução de problemas durante as fases de investigação, desenvolvimento e ensaio de projetos de aeronaves de última geração.

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«Precisamos de uma nova geração de ferramentas de CFD que possam tirar o máximo proveito dos sistemas de 1 exaflop e, mais adiante, dos sistemas à exaescala.»

Oriol Lehmkuhl, coordenador do projeto NextSim

A prototipagem, as campanhas de teste em túnel de vento e os ensaios de voo real encarecem muito a investigação e o desenvolvimento no setor aeroespacial. A replicação destes ensaios no espaço digital – conhecida como dinâmica de fluidos computacional (CFD) – reduziu consideravelmente os custos de ensaio e o tempo de colocação no mercado. Mas estes modelos têm dificuldade em acompanhar o aumento da capacidade computacional, privando os fabricantes de aeronaves de recursos essenciais. «Precisamos de uma nova geração de ferramentas de CFD que possam tirar o máximo proveito dos sistemas de 1 exaflop e, mais adiante, dos sistemas à exaescala, que deverão estar disponíveis em menos de três anos», diz Oriol Lehmkuhl, líder do grupo Large-scale Computational Fluid Dynamics no Centro de Supercomputação de Barcelona. Com o NextSim, o coordenador do projeto Oriol Lehmkuhl e os seus parceiros prometem um conjunto de novos algoritmos com maior convergência e precisão. Conforme explica Oriol Lehmkuhl, «a investigação do NextSim avaliará e melhorará os algoritmos fundamentais utilizados em solucionadores de simulação aeronáutica. Temos por objetivo menos de 1 hora para concluir uma simulação de aeronave em 3D e 1 noite para fornecer soluções complexas de simulações de resolução de escalas turbulentas instáveis em 3D. Os projetistas de aeronaves poderão assim obter muitos mais resultados otimizados em menos tempo.» O projeto surge num contexto de utilização crescente da CFD e de maior procura industrial por simulações de maior dimensão e duração. As ferramentas numéricas atuais proporcionam tempos computacionais excessivamente longos para problemas de relevância industrial, e os utilizadores têm-se deparado com a falta de confiabilidade e precisão dessas soluções em condições de voo extremas. Como observa Oriol Lehmkuhl, «estas fraquezas impedem a implantação industrial completa de ferramentas virtuais para conceção e certificação. Tal aplica-se não só à indústria aeronáutica, mas também aos setores automóvel, da energia eólica, da propulsão, do fabrico aditivo e muitos outros.» Uma das principais diligências do NextSim será a demonstração das suas metodologias para os problemas relevantes para o mercado definidos pelo parceiro de projeto Airbus. Embora se centre em questões aeronáuticas como a redução das emissões, a segurança, o ruído e o desempenho, a investigação do projeto pode ser aplicada a qualquer setor que se baseie na discretização numérica e na integração de equações diferenciais parciais para os seus projetos.

Keywords

NextSim, HPC, computação de alto desempenho, supercomputador, tecnologias, soberania digital, computação quântica, inovação, computação ecológica, energeticamente eficiente, competências, PME