大型客机分布式多学科优化设计支撑系统的实现与研究

摘要

分布式多学科优化设计( Distributed Multidisciplinary Design Optimization,简称DMDO)支撑系统是上海市政府的大型民用客机创新工程的子项目,它为中国商用大飞机项目提供面向多人协作及海量计算的多学科优化设计软件平台。以往的多学科优化设计的应用存在开发效率低下,代码重用率低,学习曲线陡峭等问题。针对这些问题,提出了DMDO支撑系统。该支撑系统具有两大特点：1)灵活易用,以“机制与策略分离”的理念为指导,提供给用户组装流程的基本元素,使得用户可以自由的组合所需的工作流,透明化底层的分布式计算和高性能计算,用户只需关心工作流的组合逻辑,而无需学习高性能计算集群的使用,提高了用户的开发效率和代码的重用率；2)具有较好的可扩展性,通过统一的平台封装和应用封装接口,隐藏了异构集群和各种专业应用的差异,减少了添加新平台和新应用的开销。最后对DMDO的原型系统的计算正确性、效率和工作流的可扩展性进行了测试。说明了系统在保障了计算正确性的前提下,提高了计算的效率同时具有较好的可扩展性。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 简介

1.1 项目背景

1.2 现有问题

1.3 研究目的

1.4 论文大纲

第二章 研究背景

2.1 多学科优化设计

2.2 多学科优化设计计算框架

2.2.1 框架的功能要求

2.2.2 框架的设计要求

2.3 分布式计算

2.4 高性能计算集群

2.5 本章小结

第三章 相关工作

3.1 研究工作

3.1.1 FIDO

3.1.2 Geodise

3.1.3 插件式可重配导弹总体设计集成优化系统

3.2 商业应用

3.2.1 iSIGHT

3.2.2 AML

3.2.3 Model Center

3.3 本章小结

第四章 系统设计

4.1 设计需求

4.1.1 系统的功能重点

4.1.2 系统的设计重点

4.2 系统概述

4.2.1 用户层

4.2.2 核心层

4.2.3 资源层

4.3 体系架构

4.3.1 用户节点

4.3.2 代理节点

4.3.3 计算节点

4.4 本章小结

第五章 关键技术

5.1 工作流的构建

5.1.1 工作流的封装结构

5.1.2 工作流的脚本定义

5.1.3 工作流的配置文件

5.1.4 定义工作流

5.2 工作流的定制

5.3 工作流的扩展

5.3.1 应用的扩展

5.3.2 流程的扩展

5.4 工作流的自动执行

5.4.1 远程异构的高性能计算集群的任务提交

5.5 工作流错误检测和恢复

5.6 自动文件定位

5.6.1 基于文件名的定位

5.6.2 基于文件名和任务类型的定位

5.6.3 带错误检测的文件定位

5.7 本章小结

第六章 系统实现

6.1 工作流管理模块

6.1.1 工作流分解和文件管理

6.1.2 工作流定义

6.2 信息管理模块

6.3 资源管理模块

6.3.1 应用封装接口

6.3.2 平台封装接口

6.4 其他

6.5 本章小结

第七章 实验

7.1 原型系统

7.2 实验环境

7.3 测试算例

7.4 实验结果

7.4.1 计算的正确性测试

7.4.2 计算的效率测试

7.4.3 工作流的可扩展性测试

7.5 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 总结

8.2 下一步工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文