CAREER: Software Frameworks to Enable Parallel, Adaptive, Multiscale Simulation of Turbulence

职业:实现并行、自适应、多尺度湍流模拟的软件框架

基本信息

  • 批准号:
    9985340
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2000-02-01 至 2004-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

CAREER: Software Frameworks to Enable Parallel, Adaptive, Multiscale Simulation of TurbulenceComputational Fluid Dynamics (CFD) is the numerical simulation of the behavior of fluids, such as the flow of air over a car body or airplane wing or the flow of water past a ship. This is a classic problem in computational science, with great implications for both science (understanding the fluids) and industry (improving performance of land, air, and sea vehicles). Important cases of CFD - particularly turbulence, where a broad range of scales interact - are still unsolved problems. This project will attack those problems using modern multiscale computational methods.The goal of this project is the development of computational frameworks necessary to efficiently simulate turbulent flows at different approximation and resolution levels. It will integrate existing physics-based turbulence models with modern multiscale methods, where subgrid-scale models are based on mathematical analyses of the discrete methods used to solve the underlying partial diffential equations. The project will develop a parallel and adaptive computational environment that automatically combines mesh refinement and coarsening with method-order variation to achieve high efficiency. The resulting framework will also support dynamic load-balancing, new a posteriori error estimation procedures, and appropriate data structures for high performance on a variety of modern computer architectures. Lessons learned from this framework will provide insight into frameworks for other complex phenomena. The framework will also enable rich educational rewards. Young children are fascinated by interactive computer simulations of the world (e.g. why do airplanes fly, or baseballs curve); the framework can be packaged to let them play with these concepts, and eventually attract them into a career in science and engineering. At the college level, the framework can be used to explain fluid mechanics concepts to engineering students, let CS students analyze communication behavior in a real application, and illustrate numerical analysis to undergraduate and graduate students.
职业:软件框架以实现湍流液体动力学(CFD)的平行,自适应,多尺度模拟是对流体行为的数值模拟,例如空气在汽车机身或飞机翼上的空气流或经过船的水流。这是计算科学中的一个经典问题,对科学(了解流体)和行业(改善土地,空中和海上车辆的绩效)都有很大的影响。 CFD的重要情况 - 尤其是湍流,在广泛的量表相互作用的情况下仍然是未解决的问题。该项目将使用现代多尺度计算方法攻击这些问题。该项目的目的是开发以不同近似和分辨率水平有效模拟湍流所需的计算框架。它将将现有的基于物理的湍流模型与现代多尺度方法相结合,其中亚网格尺度模型基于用于求解基本偏差方程的离散方法的数学分析。该项目将开发一个平行且适应性的计算环境,该环境会自动结合网格细化和粗糙的方法与方法 - 级别的变化,以实现高效率。最终的框架还将支持动态负载平衡,新的后验错误估计过程以及适当的数据结构,以在各种现代计算机体系结构上进行高性能。从该框架中学到的经验教训将为其他复杂现象提供洞察力。该框架还将带来丰富的教育奖励。幼儿对世界上的交互式计算机模拟着迷(例如,飞机为什么飞行或棒球曲线);可以包装该框架以使他们使用这些概念,并最终吸引他们进入科学和工程学的职业。在大学一级,该框架可用于向工程专业的学生解释流体力学概念,让CS学生分析真实应用中的沟通行为,并为本科和研究生说明数字分析。

项目成果

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专著数量(0)
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