III - Algoritmos da próxima geração para um setor aeroespacial mais competitivo
«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(opens in new window) no Centro de Supercomputação de Barcelona. Com o NextSim(opens in new window), o coordenador do projeto Oriol Lehmkuhl e os seus parceiros prometem um conjunto de novos algoritmosAlgoritmossão uma sequência finita de instruções bem definidas, tipicamente utilizadas para resolver uma classe de problemas específicos ou para realizar uma computação. Os algoritmos são utilizados na matemática e na informática para realizar cálculos e processamento de dados. 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(opens in new window). 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.