Integrating High Performance Computing into Research: Computational Fluid Dynamics in Engineering and Astrophysics

将高性能计算融入研究:工程和天体物理学中的计算流体动力学

基本信息

  • 批准号:
    9354937
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 55.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    1994
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1994-08-01 至 2001-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Advancing our understanding in a wide range of scientific and engineering fields require the solution of the fluid equations over a very large range of densities and physical scales. These problems, which are not soluble on the current generation of computers, can be solved with the new generation of massively parallel high performance computers using object oriented languages and are likely to form one of the most important scientific applications of these machines. The MAE and Astrophysics departments at Princeton are at the forefront of research into the development of numerical algorithms and computer technology to utilize the next generation of machines in this effort. The engineering and scientific goals are the applications to aerodynamics (the design of airplanes, cars and ships); to turbulence research; and to structure formation in the universe. Progress in these different application areas requires a continuing research effort toward the development of algorithms amenable to parallel processing, automatic grid adaption, coloring schemes for domain decomposition of an arbitrary unstructured tetrahedral grid, and implementation of efficient message passing algorithms to reduce the communication costs on distributed memory architectures. These problems are generic, and not specific to a particular field of application. It is felt that a multi-disciplinary approach to the study of such problems would greatly benefit the training of students and enhance the effective use of high performance computing in research. The MAE and Astrophysics departments have collaborated in this effort in the past, and will continue to do so in the future. We request support for five graduate students to be trained in the design of algorithms for the numerical solution of partial differential equations using massively parallel computer platforms and the application of complex hydrocodes to engineering and physics problems ranging from turbulence research in aerodyna mics to the evolution of cosmological structure.
增进我们对广泛的科学和工程领域的理解需要在很大范围的密度和物理尺度上求解流体方程。 这些问题在当前一代计算机上无法解决,可以通过使用面向对象语言的新一代大规模并行高性能计算机来解决,并且很可能形成这些机器最重要的科学应用之一。 普林斯顿大学的 MAE 和天体物理学系处于数值算法和计算机技术开发研究的前沿,以利用下一代机器来实现这一目标。 工程和科学目标是空气动力学的应用(飞机、汽车和船舶的设计);湍流研究;以及宇宙结构的形成。 这些不同应用领域的进展需要持续的研究工作,以开发适合并行处理的算法、自动网格自适应、任意非结构化四面体网格的域分解的着色方案,以及实现高效的消息传递算法以降低分布式内存架构上的通信成本。 这些问题是通用的,并不特定于特定的应用领域。 人们认为,采用多学科方法来研究此类问题将极大地有利于学生的培训,并增强高性能计算在研究中的有效利用。 MAE 和天体物理学部门过去曾在这方面进行过合作,并将在未来继续这样做。 我们请求支持五名研究生接受培训,培训他们使用大规模并行计算机平台进行偏微分方程数值求解的算法设计,以及将复杂的水电编码应用于工程和物理问题,从空气动力学的湍流研究到宇宙结构的演化。

项目成果

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