Eine leistungsstarke Clusterlösung von SGI hilft den Ingenieuren von Sikorsky Aircraft Corp., Stratford, Connecticut, USA, den Konstruktionsprozess für einen neuen Großhubschrauber signifikant zu beschleunigen. Modellberechnungen, die in der Vergangenheit bis zu vier Tage benötigten, sind dank der SGI-Lösung nun in wenigen Stunden erledigt. Dadurch kann Sikorsky seinen knapp kalkulierten Zeitplan bis zur Auslieferung einhalten, obwohl mehr Designvarianten des Helikopters berechnet werden als jemals zuvor. Diese umfangreichen, komplexen Simulationen werden im Rahmen der Feinkonzeption für den neuen Lasten- und Personentransporter „CH-53K“ der US-Armee angestellt, der den Transport-Hubschrauber „Super Stallion“ ablösen soll.
Die Ingenieure des Bereichs Antriebstechnik nutzen für Luftströmungs-Simulationen einen SGI® Altix® XE Cluster. Das mit 48 GB Hauptspeicher und 48 Prozessorkernen ausgestattete System wurde im Oktober 2006 installiert. Seither steht es den Ingenieuren des CH-53K-Projektes exklusiv zur Verfügung. Bei vorangegangenen Projekten war das Team auf Linux-Systeme anderer Sikorsky-Abteilungen angewiesen. Ihre strömungsmechanischen Berechnungen (CFD) wurden je nach Verfügbarkeit der Rechenkapazität eingeschoben. Aber enge Liefertermine und immer größer werdende Datenmengen machten den Kauf des eigenen Altix XE Systems für die Antriebstechniker notwendig. Das erfreuliche Resultat: Das Projektteam verbringt nun wesentlich mehr Zeit mit Projektarbeit und weniger Zeit mit dem Warten auf aktuelle Ergebnisse.
„Wir berechnen umfangreichere Simulationen; komplexe Szenarien die das gesamte Fluggerät mit einbeziehen. In der Vergangenheit hatten unsere Modelle drei Millionen Zellen, heute liegen einige bei über zwölf Millionen“, erklärt Mike Kazlauskas, Ingenieur für Antriebstechnik im CH-53K Projekt bei Sikorsky. „Zu den von uns untersuchten Faktoren gehören unter anderem das Strömungsverhalten der Luft am Hauptrotor oder die Wärmeausbreitung. Dafür brauchen wir einfach vollen Zugriff auf mehr Speicher- und mehr Rechenleistung, und genau das bringt uns der Altix XE Cluster.“
Die Vorgaben für den CH-53K sind hoch. Der neue Helikopter muss eine Ladung von mehr als zwölf Tonnen über eine Strecke von bis zu 110 Seemeilen transportieren können — auf einer Höhe von knapp 1.000 Metern und bei Temperaturen über 30 Grad Celsius. Hohe Umgebungstemperaturen und Flughöhe limitieren jedoch die Möglichkeiten, mit einem Helikopter Lasten auf lange Strecken zu befördern. Umso wichtiger ist daher seine Aerodynamik. „Im Moment konzentrieren wir uns auf den Antrieb“, erklärt Kazlauskas, „aber schlussendlich werden wir uns den Luftwiderstand des gesamten Flugzeugs genau anschauen müssen.“ So untersucht das Engineering-Team derzeit Abgasrückführung, Motorraumkühlung, die Kühlung der Bordelektronik, aber auch die Klimaanlage. Diese Designfaktoren wiederum beeinflussen sowohl die Zuverlässigkeit und Kapazität des Fluggeräts als auch die Sicherheit von Besatzung und Ladung. Kazlauskas: „Heute können wir zwei- bis dreimal mehr Designvarianten durchrechnen. Wir untersuchen fünf oder sechs unterschiedliche Szenarien parallel. Die gleichzeitige Berechnung mehrerer Alternativen bringt uns enorm weiter.”
Schnell zum Ergebnis mit SGI Altix XE
Der ab Werk vorkonfigurierte SGI Cluster besteht aus einer SGI Altix XE240 mit zwei Dualcore-Prozessoren, die als „head node“ für die Zuteilung der Jobs und die Administration zuständig ist, sowie einem zweiten Storage-Knoten für 2,5 TB Plattenspeicher. Die Rechenarbeit für die anspruchsvollen CFD-Programme übernehmen zehn Altix XE210 mit 40 Intel® Xeon® Prozessorkernen und 40 GB Hauptspeicher. Für die interne Kommunikation der anspruchvollen MPI-Anwendungen steht ein InfiniBand Switch mit 24 Ports bereit. Die Schnittstelle zum NFS-Server bildet ein Switch mit 24 Gigabit Ethernet-Ports. Das System läuft unter Novell SUSE Linux Enterprise Server 9.
„Die Software, die wir für die Strömungssimulation einsetzen, ist ein besonders auf den Parallelbetrieb zugeschnittener Programmcode. Man braucht dazu viele Prozessoren, die untereinander sehr schnell kommunizieren, damit das Programm auch wirklich performant und effizient läuft“, erläutert Kazlauskas. „Im Rahmen unseres vorgegebenen Budgets bietet uns der Altix XE Cluster jede Menge Rechenleistung. Und wir erreichen mit der äußerst schnellen InfiniBand-Anbindung eine sehr gute Performance. Gerade weil die CFD-Probleme, die wir lösen, Jahr für Jahr immer noch komplexer werden, wird uns unser neues System sehr zugute kommen.“
Im Gegensatz zu Clustern anderer Hersteller arbeitet die SGI Altix XE Server- und Cluster-Plattform mit Intel Xeon Dualcore- und Quadcore-Prozessoren in einer bereits ab Werk vorkonfigurierten Lösung. Sie bietet eine besondere Leistungsdichte, ohne dass Abstriche in der Funktionalität gemacht werden müssten.
Bildmaterial: http://www.sgi.com/...
Die Ingenieure des Bereichs Antriebstechnik nutzen für Luftströmungs-Simulationen einen SGI® Altix® XE Cluster. Das mit 48 GB Hauptspeicher und 48 Prozessorkernen ausgestattete System wurde im Oktober 2006 installiert. Seither steht es den Ingenieuren des CH-53K-Projektes exklusiv zur Verfügung. Bei vorangegangenen Projekten war das Team auf Linux-Systeme anderer Sikorsky-Abteilungen angewiesen. Ihre strömungsmechanischen Berechnungen (CFD) wurden je nach Verfügbarkeit der Rechenkapazität eingeschoben. Aber enge Liefertermine und immer größer werdende Datenmengen machten den Kauf des eigenen Altix XE Systems für die Antriebstechniker notwendig. Das erfreuliche Resultat: Das Projektteam verbringt nun wesentlich mehr Zeit mit Projektarbeit und weniger Zeit mit dem Warten auf aktuelle Ergebnisse.
„Wir berechnen umfangreichere Simulationen; komplexe Szenarien die das gesamte Fluggerät mit einbeziehen. In der Vergangenheit hatten unsere Modelle drei Millionen Zellen, heute liegen einige bei über zwölf Millionen“, erklärt Mike Kazlauskas, Ingenieur für Antriebstechnik im CH-53K Projekt bei Sikorsky. „Zu den von uns untersuchten Faktoren gehören unter anderem das Strömungsverhalten der Luft am Hauptrotor oder die Wärmeausbreitung. Dafür brauchen wir einfach vollen Zugriff auf mehr Speicher- und mehr Rechenleistung, und genau das bringt uns der Altix XE Cluster.“
Die Vorgaben für den CH-53K sind hoch. Der neue Helikopter muss eine Ladung von mehr als zwölf Tonnen über eine Strecke von bis zu 110 Seemeilen transportieren können — auf einer Höhe von knapp 1.000 Metern und bei Temperaturen über 30 Grad Celsius. Hohe Umgebungstemperaturen und Flughöhe limitieren jedoch die Möglichkeiten, mit einem Helikopter Lasten auf lange Strecken zu befördern. Umso wichtiger ist daher seine Aerodynamik. „Im Moment konzentrieren wir uns auf den Antrieb“, erklärt Kazlauskas, „aber schlussendlich werden wir uns den Luftwiderstand des gesamten Flugzeugs genau anschauen müssen.“ So untersucht das Engineering-Team derzeit Abgasrückführung, Motorraumkühlung, die Kühlung der Bordelektronik, aber auch die Klimaanlage. Diese Designfaktoren wiederum beeinflussen sowohl die Zuverlässigkeit und Kapazität des Fluggeräts als auch die Sicherheit von Besatzung und Ladung. Kazlauskas: „Heute können wir zwei- bis dreimal mehr Designvarianten durchrechnen. Wir untersuchen fünf oder sechs unterschiedliche Szenarien parallel. Die gleichzeitige Berechnung mehrerer Alternativen bringt uns enorm weiter.”
Schnell zum Ergebnis mit SGI Altix XE
Der ab Werk vorkonfigurierte SGI Cluster besteht aus einer SGI Altix XE240 mit zwei Dualcore-Prozessoren, die als „head node“ für die Zuteilung der Jobs und die Administration zuständig ist, sowie einem zweiten Storage-Knoten für 2,5 TB Plattenspeicher. Die Rechenarbeit für die anspruchsvollen CFD-Programme übernehmen zehn Altix XE210 mit 40 Intel® Xeon® Prozessorkernen und 40 GB Hauptspeicher. Für die interne Kommunikation der anspruchvollen MPI-Anwendungen steht ein InfiniBand Switch mit 24 Ports bereit. Die Schnittstelle zum NFS-Server bildet ein Switch mit 24 Gigabit Ethernet-Ports. Das System läuft unter Novell SUSE Linux Enterprise Server 9.
„Die Software, die wir für die Strömungssimulation einsetzen, ist ein besonders auf den Parallelbetrieb zugeschnittener Programmcode. Man braucht dazu viele Prozessoren, die untereinander sehr schnell kommunizieren, damit das Programm auch wirklich performant und effizient läuft“, erläutert Kazlauskas. „Im Rahmen unseres vorgegebenen Budgets bietet uns der Altix XE Cluster jede Menge Rechenleistung. Und wir erreichen mit der äußerst schnellen InfiniBand-Anbindung eine sehr gute Performance. Gerade weil die CFD-Probleme, die wir lösen, Jahr für Jahr immer noch komplexer werden, wird uns unser neues System sehr zugute kommen.“
Im Gegensatz zu Clustern anderer Hersteller arbeitet die SGI Altix XE Server- und Cluster-Plattform mit Intel Xeon Dualcore- und Quadcore-Prozessoren in einer bereits ab Werk vorkonfigurierten Lösung. Sie bietet eine besondere Leistungsdichte, ohne dass Abstriche in der Funktionalität gemacht werden müssten.
Bildmaterial: http://www.sgi.com/...
