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Integrated Rocket Simulation of Internal and External Flow Dynamics in an e-Science Environment
고순흠,Sangho Han,김진호,김종암,문종배,Kum Won Cho,Yoonhee Kim 한국물리학회 2009 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.55 No.5
The internal and external flowfield variation of a launch vehicle has been simulated in an e-Science environment. To analyze the igniting process of a solid-rocket propellant, a fluid-structure interaction code has been developed using an ALE (arbitrary Lagrangian Eulerian) kinematical description and a staggered fluid-structure interaction algorithm. Also, unsteady motion of a detached rocket booster has been predicted by using an external flow analysis with an aerodynamic-dynamic coupled solver. A Korean e-Science environment designed for aerospace engineering, e-AIRS [15], supplies a user-friendly interface for such individual work and it can advance to an integrated rocket simulation of internal combustion and external flow variation by controlling the execution and data flow of two flow solvers. As a consequence, e-Science facilitates multi-disciplinary collaborative research, and makes individual work more convenient.
병렬화된 Chimera 격자 기법을 이용한 다단 로켓의 단분리 운동 해석
고순흠(Soon-Heum Ko),최성진(Seongjin Choi),김종암(Chongam Kim),노오현(Oh-Hyun Rho),박정주(Jeong-joo Park) 한국전산유체공학회 2002 한국전산유체공학회 학술대회논문집 Vol.2002 No.-
The supersonic flow around multi-stage rocket system is analyzed using 3-D compressible unsteady flow solver. A Chimera overset grid technique is used for the calculation of present configuration and grid around the core rocket is composed of 3 zones to represent fins in the core rocket. Flow solver is parallelized to reduce the computation time, and an efficient parallelization algorithm for Chimera grid technique is proposed. AUSMPW+ scheme is used for the spatial discretization and LU-SGS for the time integration. The flow field around multi-stage rocket was analyzed using this developed solver, and the results were compared with that of a sequential solver. The speed-up ratio and the efficiency were measured in several processors. As a result, the computing speed with 12 processors was about 10 times faster than that of a sequential solver. Developed flow solver is used to predict the trajectory of booster in separation stage. From the analyses, booster collides against core rocket in free separation case. So, additional jettisoning forces and moments needed for a safe separation are examined.
그리드 환경하의 효율적 해석을 위한 작업 분할 기법 연구
고순흠(Soon-Heum Ko),정명우(Myungwoo Jung),김종암(Chongam Kim),노오현(Oh-Hyun Rho),이상산(Sangsan Lee) 한국전산유체공학회 2003 한국전산유체공학회 학술대회논문집 Vol.2003 No.-
The Grid[l] is a communication service that collaborates dispersed high performance computers so that those can be shared and worked together. So, the Grid enables a researcher to analyze a huge-sized problem which was impossible by using local resources. However, diverse communication speeds among computing resources and heterogeneity of computing resources can reduce parallel efficiency in the Grid. The present paper focuses on the development of an efficient load balancing algorithm suitable for the Grid. Proposed algorithm classifies the whole processors into several groups with relatively faster communication speeds. Computational domain is firstly partitioned to each group and then to the processor level considering the performance of each processor. Developed algorithm is validated in the homogeneous system by comparing the present result with the result of equally partitioned meshes and then applied to the heterogeneous system. Additionally, the present algorithm is expanded to be able to solve the decomposed domains and applied to some problems.
기저부 유동 및 난류가 다단 로켓의 단 분리 운동에 미치는 영향
고순흠(S.H. Ko),김재관(J. K. Kim),한상호(S.H. Han),김진호(J.H. Kim),김종암(C. Kim) 한국전산유체공학회 2007 한국전산유체공학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.-
Turbulent flow analysis is conducted around the multi-stage launch vehicle including base region and detachment motion of strap-on boosters due to resultant aerodynamic forces and gravity is simulated Aerodynamic solution procedure is coupled with rigid body dynamics for the prediction of separation behavior. An overset mesh technique is adopted to achieve maximum efficiency in simulating relative motion of bodies and various turbulence models are implemented on the flow solver to predict the aerodynamic forces accurately. At first, some preliminary studies are conducted to show the importance of base flow for the exact prediction of detachment motion and to find the most suitable turbulence model for the simulation of launch vehicle configurations. And then, developed solver is applied to the simulation of KSR-Ⅲ a three-stage sounding rocket researched in Korea. From the analyses, after-body flow field strongly affects the separation motions of strap-on boosters. Negative pitching moment at initial stage is gradually recovered and a strap-on finally results in a safe separation, while fore-body analysis shows collision phenomena between core rocket and booster. And a slight variation of motion is observed from the comparison between inviscid and turbulent analyses. Change of separation trajectory based on viscous effects is just a few percent and therefore, inviscid analysis is sufficient for the simulation of separation motion if the study is focused only on the movement of strap-ons.
그리드 환경에서 분산된 자원을 이용한 다단 로켓의 유동해석
고순흠(Soon-Heum Ko),정명우(Myungwoo Jung),김종암(Chongam Kim),노오현(Oh-Hyun Rho),이상산(Sangsan Lee) 한국전산유체공학회 2002 한국전산유체공학회 학술대회논문집 Vol.2002 No.-
통신 기술의 비약적 발전에 힘입어 기존의 Parallel Computing만으로는 해석할 수 없었던 거대 규모의 문제를 원격지에 있는 고성능의 자원간 연동을 통해 해석하고자 하는 연구가 활발히 진행중이며, 이와 같은 개념을 Grid Computing이라 한다. 본 연구에서는 Grid 환경을 이용한 CFD 해석 방안에 초점을 맞추고 있으며, 이를 위하여 분산된 컴퓨팅 자원을 다양하게 조합하여 Grid 환경에서의 Load Balancing을 위한 병렬 효율에 대한 연구를 수행하였다. 그리고, 다양한 성능 테스트의 결과를 기반으로 Grid 환경에서 두 개의 보조 부스터를 가지는 병렬형 다단 로켓에 대한 유동 해석을 수행하였다.
그리드 컴퓨팅 환경에서의 작업 마이크레이션의 설계 및 구현
김영균(Young-Gyun Kim),조금원(Kum Won Cho),송영덕(Young-Duk Song),고순흠(Soom-Heum Go),나정수(Jeong-su Na),오길호(Gil-Ho Oh) 한국정보과학회 2005 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.32 No.1
본 논문에서는 Cactus와 Globus를 사용하는 그래드 컴퓨팅 환경에서 작업 마이그레이션(Job Migration)에 대해 연구 하였다. 그리드 컴퓨팅은 고속의 네트워크로 연결된 다중의 사이트에 분산되어 있는 연산 자원들을 활용하는 것으로서, 연산 자원들의 효율적인 이용이 중요하다. 연산자원의 효율적인 이용의 한 방법으로서 작업 마이크레이션은 이동 에이전트, 부하 균등화, 결함 허용 등을 위해 사용될 수 있다. 본 논문에는 한 사이트에서 실행중인 연산 작업이 중단된 경우, 유휴한 다른 사이트의 연산자원으로 이동한 후 체크포인팅 파일을 이용하여 중단된 지점부터 복구하여 연산을 계속 수행하도록 하는 연구를 수행하였다. K*Grid 환경에서 연산시간을 효과적으로 단축함을 실험으로 확인하였다. 보다 동적인 그리드 컴퓨팅에서 결함허용, 연산자원의 효율적인 이용 방법으로 사용될 수 있다.
그리드 컴퓨팅 환경에서의 상대성능지수에 기반한 작업 이주
김영균(Young-Gyun Kim),오길호(Gil-Ho Oh),조금원(Kum Won Cho),고순흠(Soon-Heum Ko) 한국정보과학회 2005 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.11 No.4
본 논문에서는 글로버스(Globus) 기반의 MPICH-G2와 Cactus를 갖는 그리드 컴퓨팅 환경에서 작업 마이그레이션(Job Migration)에 대해 연구를 수행하였다. 그리드 컴퓨팅 환경에서 연산의 실행시간을 단축시킬 수 있는 연산자원이 풍부한 사이트를 찾아 작업을 마이그레이션 한다. 마이그레이션 사이트에서 체크 포인팅 파일에 기반 하여 연산의 수행이 중단된 지점부터 복구하여 연산을 재개한다. 마이그레이션 사이트를 선택하기 위해 사이트의 정적인 성능 지수와 CPU의 부하, 마이그레이션 작업을 전송하기 위한 네트워크의 부하를 고려한 작업 전송시간, 마이그레이션 사이트에서의 실행시간 예측 값을 사용하여 마이그레이션 이득이 큰 사이트로 작업을 마이그레이션 한다. 작업의 마이그레이션 시간과 실행시간 예측 값이 최소로 하는 사이트를 선택함으로서 보다 효율적인 그리드 컴퓨팅을 수행할 수 있도록 한다. 제안한 방법은 K*Grid 환경에서 전체 연산 시간을 효과적으로 단축함을 입증하였다. In this paper, we research on job migration in a grid computing environment with cactus and MPICH-G2 based on Globus. Our concepts are to perform job migration by finding the site with plenty of computational resources that would decrease execution time in a grid computing environment. The Migration Manager recovers the job from the checkpointing files and restarts the job on the migrated site. To select a migrating site, the proposed method considers system's performance index, cpu's load, network traffic to send migration job files and the execution time predicted on a migration site. Then it selects a site with maximal performance gains. By selecting a site with minimum migration time and minimum execution time, this approach implements a more efficient grid computing environment. The proposed method is proved by effectively decreasing total execution time at the K*Grid.