1600 次模拟
在 1 周内运行
6 个月
完成迁移
概览
在设计超音速飞行器 DART 的过程中，Hypersonix Launch Systems (Hypersonix) 需要利用快速且可扩展的高性能计算 (HPC) 来执行流体动力学的模拟测试，并在这一高度复杂的领域进行创新。该公司采用 Amazon Web Services (AWS)，以便安全地发挥其在设计改进和实现目标过程中所需的模拟计算能力。现在，Hypersonix 显著缩短了模拟运行的时间，并降低了 HPC 成本。
机会 | 在 AWS 上使用 Simcenter STAR-CCM+ 为 Hypersonix 扩展 HPC
Hypersonix 成立于 2019 年，是一家位于澳大利亚的公司，其使命是突破可持续高超音速飞行的界限。为了实现这个目标，该公司正在研发一种氢动力的超燃冲压发动机。这种发动机很特别，它在燃烧燃料的同时，能让流经发动机的气流速度超过声速。高超音速飞机将使航空公司、货运飞机和军队能够以超过 5 马赫（约 1.5 公里/秒）的速度运送人员和设备。以这种速度飞行，高超音速飞机可以在几十分钟内飞越各大洲。
Hypersonix 飞行器的特别之处在于它们使用了可重复利用的部件，并且以氢气为燃料，这意味着飞行过程中不会对环境造成污染。“航空航天业造成了大量污染。”Hypersonix 联合创始人、首席技术官兼工程主管 Michael Smart 博士 表示：“绿色环保对我们公司很重要。”
要建造和测试这些创新飞机，需要用到高性能计算 (HPC) 来创建精细模型，并进行计算流体力学 (CFD) 模拟。“高超音速飞行实验难度大、成本高。”Hypersonix 高级 CFD 热结构模拟主管 Stephen Hall 博士表示：“我们依靠这种计算和高级模拟方法来辅助设计和改进飞行器。” 为了进行模拟，Hypersonix 采用了由 AWS 合作伙伴 Siemens Digital Industries Software 开发的 CFD 软件 Simcenter STAR-CCM+。因此，Hypersonix 得以利用数千个最新一代的 CPU、数 TB 的内存和高速网络。
Hypersonix 对 HPC 的需求，尤其是对高保真度和处理速度的需求，很快就超过了本地 64 核工作站的容量。Hypersonix 知道，本地扩展既耗时又成本高昂。因此到了 2022 年，Hypersonix 决定采用 AWS，以便既安全又经济高效地满足其需求。“Simcenter STAR-CCM+ 可灵活高效地使用 AWS 提供的所有不同计算资源。”Hall 博士说道。“两者完美结合，提供了世界一流的模拟能力。”
我有信心我们能从大公司中脱颖而出，因为我们在 AWS 上拥有所需的云能力和资源。”
Stephen Hall博士
Hypersonix Launch Systems 高级 CFD 热结构模拟主管
解决方案 | 使用 Amazon EC2 在 1 周内完成 1,600 次模拟
Hypersonix 于 2022 年开始向 AWS 迁移，历时 6 个月。Hypersonix 团队之前从未用过 AWS，但在 AWS 团队的大力支持下，他们很快就掌握了使用方法，建立起模拟流程并高效地运行起来。
Hypersonix 为了运行 CFD 工作负载，选用了基于 AWS Graviton3 的 Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) Hpc7g 实例，这些实例由 AWS 定制开发的 AWS Graviton 服务器处理器提供支持。它们采用了最先进的 ARM 芯片和节能的绿色计算技术，为在 AWS 上运行的 Star-CCM+ 模拟 HPC 工作负载提供了极高的性价比。该公司通过 AWS ParallelCluster 运行这些实例，这是一个开源集群管理工具，可让您轻松在 AWS 上部署和管理 HPC 集群。迁移完成后，该公司的计算速度显著提高。Hypersonix 在 1 周内完成了 1,600 次模拟，每次涉及 7,000 多万个单元，而在以前使用的本地工作站上，这项任务可能需要长达 3 个月的时间。“创新的一部分是快速解决问题。”Smart 博士表示：“通过使用 AWS，我们能够获得答案并快速进行模拟。”
架构图
该公司通过减少模拟所需时间，并提高效率和可扩展性，在模拟过程中节省了数千美元。Simcenter STAR-CCM+ 能够灵活扩展，确保在不同核心数量下，每项工作的成本保持相同。Hypersonix 能够高效地在 AWS 上将核心数量翻倍，从而将解决方案的时间缩短一半，同时不增加每项工作的成本。“我们在 AWS HPC 上的投资仅为每月 8,000 澳元，却已经为首架高超音速飞机的工程设计节省了 3 个月时间。”Hypersonix 商业和战略主管 Andy Mulholland 表示：“这对我们来说好处巨大，特别是考虑到我们的启动资金有限，而且首飞的时间节点非常紧张。” 这让 Hypersonix 能够迅速向设计团队提供所需的模拟数据，进而推动设计流程向前发展。Hypersonix 的模拟和设计迭代速度不断提高，但至今仍未出现下降趋势。
此外，该公司使用 Amazon FSx for Lustre，这是一种完全托管式共享存储，兼具常用 Lustre 文件系统的可扩展性和性能。因此，Hypersonix 可以将保存时间从半小时缩短到几分钟。“我们正在开发超燃冲压发动机，时间就是金钱。”Hall 博士说道。“在 AWS 上，我们不必再考虑运行模拟所需的时间。”
安全性也是 Hypersonix 迁移到 AWS 的重要因素。在这个行业中，不仅知识产权的争夺非常激烈，还与军事用途和出口管制紧密相关，因此 Hypersonix 必须达到严格的安全和数据控制标准。AWS 服务有助于遵守各种安全标准，包括多重身份验证。Hypersonix 还受益于安全边界，在 AWS 责任共担模式下，这些边界限制了对指定区域内实例的访问。
为了每月存储超过 20 TB 的计算数据，该公司使用 Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) 保护异地数据备份，这是一种对象存储服务，该服务的可扩展性、数据可用性、安全性和性能均属业界前茅。“AWS 解决方案可以让我们高枕无忧，因为我们的工作得到了安全保障。”Hall 博士说道。
成果 | 使用 AWS 追求速度和创新
Hypersonix 的飞行器计划于 2025 年初进行首次飞行。通过转移到 AWS，Hypersonix 获得了模拟改进和创新追求所需的可扩展性。将来，公司打算提升模型中所用数据的质量和可信度，以便进行更精确、分辨率更高的模拟。
Hypersonix 的下一步计划是 Mulholland 负责的 HyperTwin X 项目，这个项目涉及到使用 AWS 上的机器学习和人工智能技术，为高超音速飞行器创建数字孪生。该公司还计划将现场后处理和分析工作迁移到云端，这样可以减少下载时间，提升协作效率，并最大限度地减少本地基础设施。
随着计算和数据存储需求的不断增长，Hypersonix 有信心依托 AWS 实现可持续的发展。“我相信我们可以从大型公司中脱颖而出，因为我们拥有 AWS 所需的云能力和资源。”Hall 博士说道。
关于 Hypersonix Launch Systems
Hypersonix Launch Systems 是一家成立于 2019 年的公司，专注于制造和运营能够以 7 马赫速度飞行的可重复使用氢燃料超音速飞行器。其可持续飞行技术将颠覆全球航空航天业。
使用的 AWS 服务
Amazon EC2 Hpc7g 实例
Amazon Elastic Compute Cloud（Amazon EC2）Hpc7g 实例为 AWS 上的高性能计算（HPC）工作负载提供最佳性价比。与上一代基于 AWS Graviton 的实例相比，这些实例在计算密集型 HPC 工作负载方面的性能提高了 70%，性价比提升了将近 3 倍。
了解更多 »
AWS 并行集群
AWS ParallelCluster 是一个开源集群管理工具，可让您轻松在 AWS 上部署和管理高性能计算（HPC）集群。
Amazon FSx for Lustre
Amazon FSx for Lustre 提供完全托管式共享存储，兼具常用 Lustre 文件系统的可扩展性和性能。
Amazon S3
Amazon Simple Storage Service（Amazon S3）是一项对象存储服务，在可扩展性、数据可用性、安全性和能效方面业界领先。数百万不同规模和行业的客户可以为几乎任何应用场景存储、管理、分析和保护任意数量的数据，例如数据湖、云原生应用程序和移动应用程序。
了解更多 »
更多航空航天和卫星客户案例
行动起来
无论行业无论规模，每天都有各种机构在使用 AWS 实现自身业务转型、实现企业愿景。欢迎您联系我们的专家，立即踏上您的 AWS 之旅。