曙光8000赋能西安交大科学研发：国产算力攻克火

近日，中科曙光联合西安交通大学科研团队，依托全国产十万卡AI超集群曙光8000，完成超大规模多喷口超声速射流高精度数值模拟，创下国际已知最大规模的同类仿真纪录。据西安交通大学航天航空学院教授、博导姬兴介绍，该成果面向商业航天可重复使用火箭研究，为结构安全评估与防热设计提供了高精度计算手段，充分展现了国产算力支撑前沿工程科学研究的能力。

从商业航天真实需求出发，用仿真补上关键一环

重复使用火箭是商业航天的重要方向。SpaceX的星舰持续取得进展，新型号不断迭代，也让我国下决心推进相关攻关。

“重复使用火箭若想成本足够低，火箭就要做得足够大，一个引擎无法把它推动起来，因此星舰选择了33个发动机并联。”姬兴表示，33股尾焰喷射时，每一股射流都会相互干扰、相互作用，对起飞、回收等任务成败产生关键影响。

据介绍，西安交大的科研团队前期与中国运载火箭技术研究院在气动力热仿真算法和软件上长期合作。在预研过程中，结合过往工程经验和美国公开报道的超重型火箭验证经验，大家意识到一个共同缺口：重型火箭起飞和回收反推阶段，多机并联尾焰相互干扰的精细化仿真数据极度缺乏。主要有两个方面的原因：一是能负担大规模计算的相关算法和工业软件缺失，不是没有通用CFD软件，而是这种规模、这种精度、这种极端流动，现有软件扛不住；二是对应的超级算力平台也没有。

西安交通大学博士生张红用六个字概括传统试验的困难：测不全、抓不住、做不起。试验只能在箭体表面布置有限的压力和热流传感器，像用几支温度计去量一整片火场；对结构真正有威胁的，往往是压力在每秒几百次甚至上千次地“抖”，即脉动压力，但高频响、多点同步测量又受传感器扰动、高温、强辐射和稠密激波限制；地面缩比试验很难同时复现真实火箭尺寸、多机并联喷口间距、飞行高度环境压力和马赫数，多台发动机并联点火一次试验代价极高、周期很长、还有安全风险。

“试验能告诉我们这里有多热，但很难告诉我们‘为什么这里最热、换个排布会不会更糟’。数值模拟能把整个空间点亮——任意位置、任意时刻、任意切片都能回放，还能一键换个排布重算一遍。”张红表示，火箭回收段的计算，本质上是要把箭体底部那一小块空间里几十股超声速气流互相撞击以及和火箭本体的互相作用过程，一格一格、一瞬间一瞬间地拍成一部三维电影。它的特点是“双高