Codul NASA Chemical Equilibrium with Applications (CEA) - calul de muncă computațional care calculează performanța rachetelor, undele de șoc și detonațiile de dinainte ca majoritatea utilizatorilor actuali să se fi născut - a primit în sfârșit o modernizare mult așteptată. Centrul de Inginerie și Siguranță (NESC) al agenției a îndrumat codul moștenit CEA2 Fortran către CEA v3, un pachet software orientat pe obiecte, Fortran 2008, care acum vorbește fluent Python, C, MATLAB și chiar Excel, pentru că nimic nu spune 'știință rachetelor' ca o interfață de foaie de calcul.

CEA2, lansat în 2002, a fost instrumentul de bază pentru analiza propulsiei și termochimiei, dar implementarea sa originală procedurală Fortran era aparent la fel de distractiv de întreținut precum un cod vechi de 20 de ani fără interfață de subrutine. Lipsa unei interfețe adecvate a făcut din ce în ce mai dificilă extinderea și integrarea în fluxurile de lucru moderne de inginerie, care acum cer baleiaje parametrice automate, integrare cu alte instrumente de modelare și suport pentru propulsori emergenți precum propulsorii verzi și combustibilii de aviație sustenabili. Așa că NASA a decis să îl aducă în era modernă, păstrând în același timp fundația tehnică validată.

CEA v3 este construit pe structuri de date orientate pe obiecte, tipizare strictă și o arhitectură de rezolvare a echilibrului sigură pentru fire de execuție. Suportă interfețe Fortran, C, Python, MATLAB și Excel, permițând instrumentului să fie conectat direct în conducte de analiză automatizate, cadre de proiectare multidisciplinare și studii de proiectare a experimentelor de mare volum. Și pentru nostalgici, compatibilitatea inversă este menținută printr-o interfață veche de linie de comandă, astfel încât fișierele de intrare și fluxurile de lucru existente pot fi purtate mai departe cu perturbări minime - pentru că nimic nu spune 'progres' ca păstrarea vechii linii de comandă.

Baza de date termodinamică a fost, de asemenea, extinsă pentru a include propulsori și combustibili suplimentari relevanți pentru aplicațiile actuale NASA, inclusiv constituenți de propulsori verzi precum ADN, HAN și LMP-103S, precum și candidați pentru combustibili de aviație sustenabili precum n-Butanol. Asta înseamnă că CEA v3 te poate ajuta acum să îți dai seama cum să arzi lucruri care sunt mai bune pentru planetă, sau cel puțin mai puțin groaznice.

Acum, pentru textul fin: calculele individuale de echilibru în CEA v3 sunt moderat mai lente decât omoloagele lor CEA2, deoarece arhitectura modernizată și robustețea adăugată vin cu un anumit cost computațional. În testele reprezentative, un singur calcul a fost cu aproximativ 40 la sută mai lent, dar diferența absolută a fost de doar aproximativ 0,004 secunde pe caz - așa că s-ar putea să nu observi decât dacă cronometrezi cu un cronometru și cu o ranchiună.

Dar aici modernizarea chiar dă roade: pentru fluxurile de lucru cu mai multe cazuri, care sunt comune în studiile de proiectare a experimentelor, baleiaje parametrice, optimizare și analize de incertitudine, CEA v3 este un schimbător de joc. Într-un benchmark, o baleiere de 108.500 de cazuri s-a finalizat în aproximativ 1,11 secunde cu CEA v3, comparativ cu aproximativ 15 minute folosind CEA2. Asta înseamnă o reducere de aproximativ 800 de ori a timpului de rulare pentru acel flux de lucru. Da, ai citit corect: de 800 de ori mai rapid. Studiile de compromis la scară largă pentru propulsie și explorarea automată a spațiului de proiectare au devenit mult mai practice, iar ventilatorul computerului tău îți va mulțumi.

Utilizatorii de inginerie NASA ar trebui să ia în considerare următorul ghid: îmbrățișează viitorul, dar ține-ți la îndemână fișierele de intrare moștenite. Și dacă ai întrebări, contactează-l pe Mark K. Leader la Centrul de Cercetare Glenn, mark.leader@nasa.gov, pentru că el clar nu are nimic mai bun de făcut decât să răspundă la e-mailurile tale despre noile legături Python ale unui cod vechi de 20 de ani.