Darstellung des Rechengitters zur Simulation der Strömung um ein Flugzeug. Die unterschiedlichen Farben zeigen die Unterteilung des Simulationsgebiets bei einer Parallelrechnung. Bild: DLR.
FSDM unterstützt verschiedene Oberflächen- und Volumenelemente zur Diskretisierung des Simulationsgebiets. Hier wird ein adaptiv verfeinertes Gitter mit Prismen gezeigt. Dabei entstehen so genannte „Hängende Knoten“ die Gegenstand aktueller Forschung sind. Bild: DLR.
Der FlowSimulator DataManager (FSDM) ist eine HPC-Bibliothek zur Speicherung und zur parallelen Verwaltung von Numerischen Strömungssimulationsdaten („CFD - Computational Fluid Dynamics“) im Luft- und Raumfahrtbereich. FSDM ist ein integraler Bestandteil der FlowSimulator Umgebung, die Berechnungen im Bereich CFD, in der Strukturmechanik und in der Entstehung von aerodynamisch erzeugten Geräuschen ermöglicht. Der FlowSimulator wird gemeinsam von Airbus, DLR, Onera und weiteren Europäischen Forschungsinstituten entwickelt.
Das Entwicklungsziel von FSDM ist eine einfache Integration und Zusammenarbeit unterschiedlicher numerischer Software, da alle Gitter, Geometrien und Simulationsparameter zentral verwaltet werden. FSDM arbeitet mit unterschiedlichen strukturierten und unstrukturierten Gittern zusammen, es unterstützt hängende Knoten in den Gittern und es erlaubt die Interpolation von Datensätzen auf unterschiedlichen Gittern. Weiterhin liest FSDM zahlreiche verbreitete Datenformate wie HDF5, netCDF, CGNS und Tecplot ein und aus.
Da präzise CFD-Simulationen auf fein aufgelösten Gittern durchgeführt werden müssen, erfordern diese Rechnungen die Nutzung von hochparallelen Computern („HPC - High-Performance Computing“). Aus diesem Grund lag ein Schwerpunkt bei der Entwicklung von FSDM auf der parallelen Skalierbarkeit auf HPC-Systemen. Dafür wurde die Kernbibliothek von FSDM in objekt-orientiertem C++ geschrieben und mit MPI parallelisiert. Die Kernbibliothek wird durch ein Python Interface ergänzt, das die Einbindung der C++ Klassen als Module in Python ermöglicht. Im Ergebnis ist FSDM eine flexible Bibliothek, mit der sich unterschiedliche Programme im Luft- und Raumfahrtbereich in einem Arbeitsschritt verwenden lassen.
Weiterführende Links