El Centro de Simulación de Cohetes Avanzados ( CSAR ) es un grupo de investigación interdisciplinario de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y forma parte del Programa de Simulación y Computación Avanzada del Departamento de Energía de los Estados Unidos . El objetivo del CSAR es predecir con precisión el rendimiento, la confiabilidad y la seguridad de los cohetes de combustible sólido. [2]
El CSAR se fundó en 1997 como parte del Programa de Simulación y Computación Avanzada del Departamento de Energía. El objetivo de este programa es "posibilitar la predicción precisa del rendimiento, la confiabilidad y la seguridad de sistemas físicos complejos a través de la simulación computacional". El CSAR extiende este motivo al ámbito de los combustibles sólidos para cohetes , específicamente los utilizados por el transbordador espacial . [1]
El objetivo del CSAR es poder simular sistemas completos de cohetes en situaciones normales y anormales. Esto implica un modelado de gran precisión de los componentes y la dinámica del flujo de combustible y otros factores ambientales. Para ello se requiere una gran capacidad computacional, del orden de miles de procesadores. El desarrollo de la infraestructura computacional es fundamental para lograr su objetivo. [1]
Hay varios campos investigados por CSAR. [3] Las simulaciones físicas se implementan en la suite de software Rocstar de CSAR.
Las simulaciones físicas se realizan utilizando el conjunto de aplicaciones de resolución numérica Rocstar de CSAR. Rocstar fue creado por CSAR y está diseñado para ejecutarse de manera eficiente en computadoras con gran cantidad de recursos en paralelo. La implementación de Rocstar se realiza en MPI y es totalmente compatible con Adaptive MPI . Rocstar se encuentra actualmente en su tercera versión, Rocstar 3. La documentación sobre el uso de Rocstar 3 está disponible a través de una Guía del usuario.
El CSAR utiliza una serie de recursos de supercomputación para sus simulaciones. Además del CSAR, el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación se encuentra en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . El CSAR aprovecha el entorno informático proporcionado por NCSA para muchas simulaciones. El departamento de Ciencias Computacionales e Ingeniería de la universidad tiene un clúster de supercomputación conocido como Turing, que también utiliza el CSAR. [4]
El entorno de computación utilizado por CSAR aprovecha el trabajo realizado por el Laboratorio de Programación Paralela de la Universidad de Illinois, en particular Charm++ y Adaptive MPI. [5] Estos marcos de programación paralela permiten el desarrollo de aplicaciones que escalan fácilmente a miles de procesadores, lo que permite que los cálculos altamente complejos finalicen rápidamente. El sistema de tiempo de ejecución empleado tanto por Charm++ como por AMPI tiene dos características principales que son utilizadas por el software de CSAR: equilibrio de carga, que ayuda a mejorar el rendimiento al mantener el trabajo distribuido de manera uniforme entre todos los procesadores, y puntos de control, que permiten guardar y reiniciar un cálculo extenso sin tener que empezar de nuevo.
Con estas herramientas altamente paralelas, los desarrolladores de CSAR han creado una serie de componentes que pueden simular diversos fenómenos físicos relacionados con la propulsión de cohetes. En conjunto, proporcionan un entorno de simulación completo. A continuación se incluye una lista de todos los módulos de Rocstar y enlaces a sus respectivas guías de usuario.