Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Algorithmische Differentiation der CFD-Software CODA

Dresden

Anwendungsentwicklung
C++
Forschung
Python
Virtualisierung (allgemein)
company visual

TÄTIGKEIT: Wissenschaftliche Tätigkeit / Projektarbeit

Ihre Mission:

Forschungsschwerpunkt des Instituts für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung ist die Entwicklung softwaretechnischer Grundlagen zur Realisierung des virtuellen Produkts auf Basis einer hochgenauen mathematisch-numerischen Beschreibung. Das Institut befasst sich mit der Entwicklung von Programmier- und Datenmodellen zur Nutzung aktueller und zukünftiger paralleler Rechnerarchitekturen, stellt Frameworks für multidisziplinäre Produktanalysen und Optimierungen bereit und entwickelt dedizierte Softwaremethoden und Technologien zur Realisierung des Virtuellen Produkts (Data Analytics, Ersatzmodelle, Integrationsplattformen, Softwaresicherheit sowie virtuelle Zertifizierung).

Ziel Ihrer Stelle, die im Rahmen eines Forschungsprojekts bearbeitet wird, ist die systematische Befähigung der gemeinsam mit Partnern aus Luftfahrtindustrie und Forschung entwickelten CFD-Software der nächsten Generation CODA (C++) für die gradientenbasierte, multidisziplinäre Design-Optimierung (MDO) im industriellen Flugzeugentwurf. Mittels algorithmischer Differentiation (AD) durch Operator-Überladung im Rückwärtsmodus soll eine effiziente, adjungierte CFD-Methode für die industriellen Projektanwendungen weiterentwickelt und bereitgestellt werden. Diese soll ihren Vorgänger – die CFD-Methode TAU – bei gesteigertem Funktionsumfang ersetzen. Unter Verwendung der HPC-Simulationsinfrastruktur FlowSimulator (Python/C++) soll die adjungierte CODA-Methode in CFD-CSM-gekoppelte, adjungierte Berechnungen eingebunden werden. Die Methodik soll in Zusammenarbeit mit Projektpartnern aus Industrie und Wissenschaft entwickelt, bereitgestellt und zur Anwendung gebracht werden.

Im Einzelnen sind folgende Forschungsarbeiten vorgesehen:

  • Sie entwickeln ein kohärentes Umsetzungskonzept für die Sensitivitätsanalyse der betrachteten MDO-Anwendungsszenarien im Forschungsprojekt, dabei spielt das HPC-Framework FlowSimulator (Python/C++) eine zentrale Rolle.
  • Sie konzipieren und realisieren ein mehrschichtiges, modulares Interface-Design für die Sensitivitätsanalyse von MDO-Anwendungsszenarien, über das die benötigten Differentiationselemente der CFD-Methode feingranular angesprochen werden können.
  • Sie entwickeln und vervollständigen die algorithmische Differentiation der CFD-Software CODA (C++) für die MDO-Anwendungsszenarien unter Verwendung von AD-Bibliotheken basierend auf Operatorüberladung.
  • Sie integrieren die adjungierte CFD-Methode CODA modular in die HPC-Umgebung FlowSimulator für multidisziplinäre Simulationen und Optimierungen.
  • Sie führen Performance-Analysen und -Optimierungen für die algorithmisch differenzierte CFD-Software (C++) durch.
  • Sie entwerfen und setzen eine systematische Verifikationsstrategie für die AD-basierte Sensitivitätsanalyse um.
  • Sie wenden die entwickelten Softwarebausteine zur multidisziplinären Optimierung in Zusammenarbeit mit Projektpartnern aus Industrie und Wissenschaft prototypisch an.
  • Für eine professionelle Softwareentwicklung stellen Sie eine Qualitätskontrolle mit systematischen, automatisierten Tests auf mehreren Ebenen (Unit-, Integrations- und Systemtests) her und dokumentieren die Softwaremethoden und -prozesse.
  • Sie arbeiten in einem Forschungsprojekt mit Projektpartnern aus Industrie und Forschung mit und vertreten die wissenschaftlichen Ergebnisse.

Ihre Qualifikation:

  • abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium (Diplom/ Master) in Mathematik, Informatik, Luft- und Raumfahrttechnik, Maschinenbau, Physik oder einer ähnlichen Studienrichtung
  • Erfahrungen auf dem Gebiet der algorithmischen Differentiation (AD) im adjungierten Modus
  • umfangreiche Programmiererfahrungen in C++, Python-Kenntnisse
  • Kenntnisse der parallelen Programmierung
  • gute Kenntnisse in angewandter Informatik und Mathematik
  • Fähigkeit zur Teamarbeit und zur eigenständigen, termingebundenen Erledigung von Aufgaben
  • gute Kenntnisse der englischen Sprache in Wort und Schrift
  • Erfahrungen mit gradientenbasierter Optimierung und strömungsnumerischen Berechnungsmethoden (CFD) wünschenswert

Ihr Start:

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert.Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können.Vereinbarkeit von Privatleben, Familie und Beruf sowie Chancengleichheit von Personen aller Geschlechter (w/m/d) sind wichtiger Bestandteil unserer Personalpolitik.Bewerbungen schwerbehinderter Menschen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

Job-Infos
Berufsfelder
Anwendungsentwicklung
Forschung
Studienfächer
Informatik
Informationstechnik
Mathematik
Naturwissenschaften
Abschluss
Master/Diplom
Unternehmen
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