La Administración Nacional de Seguridad Nuclear del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE/NNSA) anunció recientemente que ha seleccionado el MIT para establecer un nuevo centro de investigación dedicado a avanzar en la simulación predictiva de entornos extremos, como los encontrados en vuelo hipersónico y reingreso atmosférico. El Centro formará parte de la cuarta fase del Programa de Alianza Académica de Ciencias Predictivas de NNSA (PSAAP-IV), que respalda la investigación fronteriza que avanza las capacidades predictivas de la computación de alto rendimiento para aplicaciones de ciencias abiertas e ingeniería relevantes para los espacios de misión de seguridad nacional.
The Center for the Exascale Simulation of Coupled High-Enthalpy Fluid–Solid Interactions (CHEFSI) — a joint effort of the MIT Center for Computational Science and Engineering, the MIT Schwarzman College of Computing, and the MIT Institute for Soldier Nanotechnologies (ISN) — plans to harness cutting-edge exascale supercomputers and next-generation algorithms to simulate with unprecedented detail how extremely Los materiales gaseosos y sólidos calientes, de rápido movimiento interactúan. La comprensión de estos entornos extremos, caracterizados por temperaturas de más de 1,500 grados centígrados y velocidades tan altas como Mach 25, y su efecto en los vehículos es fundamental para la seguridad nacional, la exploración espacial y el desarrollo de sistemas avanzados de protección térmica.
«Chefsi capitalizará las fortalezas profundas del MIT en el modelado predictivo, la computación de alto rendimiento y la educación STEM para ayudar a garantizar que Estados Unidos permanezca a la vanguardia de la innovación científica y tecnológica», dice Ian A. Waitz, vicepresidente de investigación del MIT. «La relevancia particular del Centro para la seguridad nacional y las tecnologías avanzadas ejemplifica el compromiso del MIT para avanzar en la investigación con un beneficio social amplio».
Chefsi es uno de los cinco nuevos centros de simulación predictivos anunciados por la NNSA como parte de un programa que se espera que proporcione hasta $ 17.5 millones a cada centro durante cinco años.
La investigación de Chefsi tiene como objetivo acoplar simulaciones detalladas de flujos de gases de alto rendimiento con modelos de comportamiento químico, térmico y mecánico de materiales sólidos, capturando fenómenos como oxidación, nitridación, ablación y fractura. Los modelos computacionales avanzados, validados por experimentos cuidadosamente diseñados, pueden abordar las limitaciones de las pruebas de vuelo proporcionando información crítica sobre el rendimiento y la falla del material.
“By integrating high-fidelity physics models with artificial intelligence-based surrogate models, experimental validation, and state-of-the-art exascale computational tools, CHEFSI will help us understand and predict how thermal protection systems perform under some of the harshest conditions encountered in engineering systems,” says Raúl Radovitzky, the Jerome C. Hunsaker Professor of Aeronautics and Astronautics, associate director of the ISN, and Director de Chefsi. «Este conocimiento ayudará en el diseño de sistemas resilientes para aplicaciones que van desde naves espaciales reutilizables hasta vehículos hipersónicos».
Radovitzky se unirá al equipo de liderazgo del Centro por Youssef Marzouk, profesor de Breene M. Kerr (1951) de Aeronáutica y Astronautia, codirector del Centro del MIT para la Ciencia e Ingeniería Computacional (CCSE), y recientemente nombró al Decano Asociado del MIT Schwarzman College of Computing; y Nicolas Hadjiconstantinou, el profesor de Ingeniería Mecánica y codirector de CCSE de Quentin Berg (1937), que servirá como directores asociados. Los investigadores del Centro Co-Principal incluyen miembros de la facultad del MIT en todos los departamentos de aeronáutica y astronáutica, ingeniería eléctrica e informática, ciencia e ingeniería de materiales, matemáticas e ingeniería mecánica. Franklin Hadley dirigirá las operaciones centrales, con administración y finanzas bajo el alcance de Joshua Freedman. Hadley y Freedman son miembros del equipo de la sede de ISN.
Chefsi espera colaborar ampliamente con los Laboratorios Nacionales del DOE/NNSA – Laboratorio Nacional de Lawrence Livermore, Laboratorios Nacionales de Los Alamos y Laboratorios Nacionales de Sandia, y, al hacerlo, ofrece experiencias de investigación inmersiva y intermedios de los PostDocs y las intermedias en estas instalaciones.
