中國航天的成功，離不開無數(shù)航天工程師的努力和堅持，是他們把航天任務(wù)變成現(xiàn)實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)計算數(shù)據(jù)；大氣環(huán)流及災(zāi)害預(yù)測是最佳發(fā)射時間選取的重要組成因素。

除此之外，

高性能計算領(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

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

仿真模擬

縮短了航天器的制作時間，使得連續(xù)發(fā)射成為可能。

本文將重點和大家聊聊航天、仿真模擬和云計算之間的關(guān)系。

航天、仿真模擬和云計算

航天器在宇宙空間中長期處于高真空、強輻射、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械零件不會出現(xiàn)問題，需要不斷做實驗才能得到確切的結(jié)果，傳統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)需要科學(xué)家付出大量的精力來演算，但是這樣做

既費時又費力，也需要極大的資金支持。

在這種情況下，人們想到了計算機，因為計算機不僅計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。現(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)和動力學(xué)分析，也可以計算結(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結(jié)構(gòu)或連續(xù)體的求解域離散為若干個子域，并通過他們邊界上的節(jié)點相互聯(lián)結(jié)成為組合體。使用每一個單元內(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個方面。在滿足衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、機構(gòu)的功能要求和一般機械構(gòu)件設(shè)計的特征外，還需要滿足6大設(shè)計特點，分別是盡量減小質(zhì)量、利用有限容積、突出剛度設(shè)計、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)計及反復(fù)的實驗，這其中的計算量可想而知。

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

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算量的情況下，

仿真模擬已進(jìn)入以

云計算

為主導(dǎo)的世界。

通過云計算，可以在有限成本內(nèi)，應(yīng)用強大的硬件體系和豐富的軟件生態(tài)。對于仿真軟件來說，這可以極大程度地解決需要大量的數(shù)據(jù)處理、計算、存儲的問題。同時云計算平臺能夠大幅度地降低投入成本，不需要客戶花費大量的人力物力從 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)：

計算量快速膨脹，峰值需求超過平時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、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算流程割裂

為了解決問題，該公司選擇了北鯤云超算平臺，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)勢如下：

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

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高達(dá)10PB的存儲規(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，

大大縮短了制作時間。

研發(fā)相同零件的總成本創(chuàng)新低。

云上高性能計算新引擎

北鯤云超算平臺不但節(jié)約客戶的成本，

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

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審核編輯 黃昊宇