ジェットノイズの科学

Faith Singer-Villalobos, TACC

Daniel Bodonyの科学の愛は飛行機の愛で始まった。彼は週末に飛行機を持っていた彼の父親の友達の一人にために働いていたのだ。「私が彼の芝を刈り、彼は私を飛ばしてくれるのだ。」とBodonyは懐かしんで覚えている。

これらの初期の少年時代の日々がBodonyに火をつけ、軍のパイロットとしてのキャリアに自身をコミットさせたが、当時眼鏡を掛けたパイロトは許されていなかった。そこで一歩置いて、Bodonyは彼の初期のキャリアの中で別のシフトを体験するだけのために代わりに航空機を設計することを決心したのだ。

「大学に入学して航空機の設計を始めた時に、設計自体が好きというよりは、設計の陰にある科学が好きだということを悟ったのです。」と彼は語った。

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校(UIUC)で航空宇宙工学におけるBlue Watersの准教授であるBodonyは、ジェットエンジンの空力音響学を取り巻く科学を見つつ、それを静かにする方法を研究している。

2008年以来、NSFハイパフォーマンス・コンピューティング(HPC)のリソースのベテラン・ユーザであるBodonyは次のように語った。「我々がスーパーコンピュータを使う理由は、空力音響学において、作られる音に対して非定常流れ場が関与する単純な関係が存在しないためです。だから我々は、原因と結果を関連づける文脈上の土台を思い付くようにするために、精巧な実験やシミュレーションに助けを求めなければならないのです。そして我々はまだできていないのです。長年に渡って航空機が静かになってきている事実は設計によるものよりは偶然によるもであり、我々はそれを変えようとしていますが、それはより大きな計算、大きなコード、そしてより複雑な計算能力に依存しているのです。」

Bodonyと彼のチームが常に遭遇している計算課題は、非定常で、流体の混沌とした動きである乱流を伴う。乱流を計算することの実際においては、研究者には2つの選択がある。1) 多くの仮定を作り、小規模な計算モデルを持つ、もしくは　2) いくつかの仮定を作り、非常に大規模な計算モデルを持つ。基礎的なレベルにおいて研究者はまだ音の生成を理解していないために、彼らは乱流に関わる全てのスケールの運動を解決する必要があるのだ。

「これは古典的なマルチスケールの問題です。」とBodonuは言う。「計算での研究は全てのスケールを解決する必要がるので、最大のコンピュータを使う必要があります。我々がアクセスしているXSEDEのStampedeがそのひとつです。」NSFのExtreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE)は世界で最も先進的で、強力で、そして堅牢な統合化高度デジタル・リソースとサービスの集合体である。これは科学者がインタラクティブにコンピュータ資源、データおよび専門知識を共有することができる単一の仮想システムである。

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