El proyecto NextSim, coordinado por el BSC, desarrolla un nuevo simulador para diseñar aeronaves más eficientes y seguras

21 Junio 2024

El proyecto comenzó hace tres años con el objetivo de modernizar las capacidades de las herramientas de Dinámica de Fluidos Computacional para el diseño aeronáutico

El software CODA será el simulador de referencia para aplicaciones aerodinámicas dentro del grupo Airbus y tendrá un impacto significativo en el mercado aeronáutico europeo.

NextSim fue financiado por la European High-Performance Computing Joint Undertaking y apoyado por los programas de investigación e innovación de España, Francia y Alemania.

 

El proyecto NextSim (Next generation of industrial aerodynamic simulation code), coordinado por el Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), llega a su fin tras tres años de trabajo y presenta soluciones de vanguardia para el mercado aeronáutico. El proyecto surgió de la necesidad de la industria europea de mantenerse al día con las nuevas tecnologías en el diseño de aeronaves y mejorar las capacidades de simulación, la eficiencia computacional y la escalabilidad.

Uno de sus principales objetivos era desarrollar la nueva generación del software CODA, adaptándolo para los nuevos superordenadores de la European High-Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC), habilitando el uso de modelos mucho más avanzados. CODA es un código que simula la aerodinámica en el contexto del ámbito aeronáutico, actuando como un solucionador de la Dinámica de Fluidos Computacional (DFC) para el diseño de aeronaves. Presenta algoritmos innovadores y conceptos avanzados de tecnología de software dedicados a la Computación de Alto Rendimiento (HPC). Desarrollado como propiedad de Airbus, DLR y ONERA, socias en el proyecto europeo, entrará en producción a finales de este año y los próximos diseños del grupo Airbus serán calculados con él.

Los principales beneficios de desarrollar y utilizar un simulador como el CODA incluyen:

  • Optimización del diseño: El CODA permite a los ingenieros probar una amplia gama de diseños de aeronaves de forma virtual, identificando rápidamente cuáles configuraciones proporcionan el mejor rendimiento aerodinámico. Esto ayuda a reducir el tiempo y los costes asociados a las pruebas físicas en túneles de viento o ensayos de vuelo.
  • Reducción de costes y tiempo: Al realizar simulaciones computacionales en lugar de pruebas físicas, las empresas pueden ahorrar significativamente en términos de tiempo y recursos financieros. Los costes asociados a la construcción de modelos físicos, realización de pruebas y análisis de datos se reducen considerablemente.
  • Aumento de la eficiencia: Con el CODA, los ingenieros pueden iterar más rápidamente en el proceso de diseño, explorando una variedad de configuraciones y refinando continuamente el diseño para maximizar la eficiencia aerodinámica. Esto lleva al desarrollo de aeronaves que consumen menos combustible y emiten menos contaminantes.
  • Mejora de la seguridad: Al analizar el comportamiento del aire alrededor de la aeronave en diferentes condiciones de vuelo, el CODA puede identificar posibles áreas de inestabilidad o problemas aerodinámicos que podrían comprometer la seguridad. Esto permite a los ingenieros realizar ajustes en el diseño para garantizar una operación segura de la aeronave en todas las fases del vuelo.

En resumen, el desarrollo de un simulador como el CODA es crucial para el diseño de aeronaves modernas, ya que ofrece una herramienta poderosa para modelar, analizar y optimizar la aerodinámica de las aeronaves, lo que resulta en aeronaves más eficientes, seguras y económicas.

“Esta adaptación no solo ha mejorado los modelos, sino también los algoritmos y los métodos matemáticos empleados en CODA. Gracias a estos avances, se ha logrado una simulación aerodinámica más precisa y eficiente, marcando un importante paso adelante en el diseño de aeronaves”, explica Oriol Lehmkuhl, Oriol Lehmkuhl, coordinador de NextSim e investigador principal en el BSC.

Otros resultados

NextSim se ha centrado en mejorar la sostenibilidad y la competitividad de la industria de la aviación. Al reconfigurar las herramientas de DFC actuales y aprovechar plataformas avanzadas de computación paralela, el proyecto buscó agilizar procesos y mejorar la eficiencia de los modelos virtuales. Estos esfuerzos están alineados con los objetivos de la Unión Europea para la sostenibilidad de la aviación y la reducción de emisiones.

Entre los principales resultados alcanzados por el proyecto NextSim también se encuentran:

  • Ha generado pequeñas aplicaciones totalmente abiertas para que la comunidad de investigación aeronáutica pueda participar en los desafíos clave de NextSim de manera colaborativa, como el uso de GPUs para DFC, integración de modelos subrogados y visualización en paralelo;
  • Expandió el uso de la Computación de Alto Rendimiento (HPC) en el ciclo de diseño de productos aeronáuticos, permitiendo calcular la aerodinámica completa de un avión con modelos transitorios en menos de 8 horas, lo que posibilita la interacción fluida con los ingenieros de Airbus para comprobar nuevos diseños en menos de una noche;
  • Superó las deficiencias existentes en el software de DFC para reducir significativamente los costos de certificación para 2050 a través del diseño y simulación virtuales.

Sobre NextSim

Con un financiamiento total de casi 4M€, NextSim fue financiado por la European High-Performance Computing Joint Undertaking y apoyado por los programas de investigación e innovación de España, Francia y Alemania. Su trabajo contribuye a la realización de la agenda estratégica de la European Technology Platform for High Performance computing (ETP4HPC) al avanzar en las capacidades tecnológicas de CFD para aprovechar la tecnología HPC. También aumenta el potencial de innovación de la industria aeronáutica europea mediante el uso de infraestructuras, aplicaciones y servicios avanzados de HPC.

Su consorcio internacional está compuesto por una universidad líder en España: Universidad Politécnica de Madrid (UPM); cuatro centros de investigación europeos de referencia en Europa: Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), Office National D'Etudes et de Recherches Aerospatiales (ONERA-Francia), Deutsches Zentrum Fuer Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR-Alemania) y Centre Internacional de Mètodes Numèrics a l’Enginyeria (CIMNE-España); y dos grandes empresas del sector aeronáutico: Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique (CERFACS-Francia) y Airbus (Francia).

Visita el sitio web de NextSim: https://nextsimproject.eu/

Video sobre NextSim: https://youtu.be/uZVqu164ck8