SpaceX獨(dú)家發(fā)布最新CFD軟件

2017-03-25  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

基本原理:湍流在(從Kolmogorov尺度到整機(jī)的)所有尺度上都有結(jié)構(gòu),但不是稠密的。分形維數(shù)低于所在空間的維數(shù)(復(fù)習(xí)實(shí)變函數(shù)和點(diǎn)集拓?fù)?,因此無需在所有的位置上解析到最小結(jié)構(gòu),可以把計(jì)算資源集中到稀疏的低維結(jié)構(gòu)上。分形維數(shù)越低、計(jì)算量越小,類似壓縮算法。

實(shí)現(xiàn)方式:直接對(duì)描述湍流的壓縮過的分形數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算,而不進(jìn)行解壓。SpaceX的程序猿采用了稱為“小波局部分形壓縮”的算法,然后拿Nvidia的GPU卡堆起來跑(真正的兩彈一星黃仁勛)。注意小波變換算法wavelets在目前任何一種主流湍流模型(RANS/LES/DES)里都沒用到。這意味著SpaceX的新玩意不僅網(wǎng)格更適應(yīng)分形,湍流模型甚至N-S solver也一起大改,這種事已經(jīng)多年不遇了。

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒問題橫跨8個(gè)數(shù)量級(jí)的時(shí)間尺度

其中的湍流問題橫越6個(gè)時(shí)間尺度、10的18次方字節(jié)的數(shù)據(jù)

但湍流結(jié)構(gòu)不是稠密的,數(shù)據(jù)可以壓縮。
所以關(guān)鍵問題在于如何壓縮可以在不解壓的情況下進(jìn)行計(jì)算?

首先要?jiǎng)澐志W(wǎng)格

通常用傅立葉變換可以壓縮數(shù)據(jù),但三角函數(shù)太長了

小波變換的局部基函數(shù)更適合描述湍流的分形特征

開始構(gòu)建小波基函數(shù)

構(gòu)建過程,不同尺度下點(diǎn)亮/熄滅各種小波基(藍(lán)燈)的狀態(tài)。
原視頻在這里有不同尺度好多張圖,必看!

解壓縮

生成了自適應(yīng)網(wǎng)格,實(shí)際上相當(dāng)于二叉樹?

飛船在再入大氣層

亞音速繞流也能用

實(shí)時(shí)生成的網(wǎng)格

3D數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

利用了小波的某些性質(zhì)簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

氫氧爆轟

圖化學(xué)反應(yīng)有N多基元反應(yīng)(玩火箭的同學(xué)可能還記得Guipep)

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