Cyfrowe bliźniaki i akceleracja AI zmieniają projektowanie systemów

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Znajdujemy się w globalnym punkcie zwrotnym, gdy radzimy sobie z ograniczeniami dostaw energii i konsekwencjami zmian klimatycznych. Konflikty regionalne zwiększają ryzyko w tradycyjnym łańcuchu dostaw ropy naftowej. Zmiany w strukturze opadów i spory dotyczące priorytetów wykorzystania wody ograniczają wytwarzanie energii wodnej. Ponadto ekstremalne zjawiska pogodowe nasiliły zagrożenie życia i mienia. Wyzwania te zmuszają nas do skupienia się na wymaganiach w zakresie efektywności energetycznej w niemal wszystkich naszych działaniach. W rezultacie istnieje znaczący trend w kierunku projektowania bardziej energooszczędnych urządzeń transportowych i wytwórczych.

Projektowanie maszyn energooszczędnych

Każda branża ma swoje cele, aby odpowiedzieć na te trendy. Przemysł motoryzacyjny inwestuje w pojazdy elektryczne i zwiększa wydajność aerodynamiczną wszystkich swoich pojazdów. Celem przemysłu lotniczego i kosmicznego jest zmniejszenie kosztów i czasu potrzebnego do projektowania nowych modeli samolotów, które są wydajne i trwałe. W tym samym duchu przemysł maszyn przepływowych czerpie znaczne korzyści z każdej poprawy wydajności i wydłużenia cyklu życia produktu.

Projektowanie samochodów

Przemysł motoryzacyjny musi spełnić nowe standardy CAFÉ na lata 2028 i 2032. Normy te będą miały wpływ na jego flotę, co oznacza, że będzie musiała budować pojazdy elektryczne i poprawiać średnią efektywność paliwową swoich modeli z silnikami spalinowymi. Zmniejszenie współczynnika oporu aerodynamicznego o 10% może prowadzić do poprawy zużycia paliwa o 5%. Symulacja jest kluczowym narzędziem zapewniającym dobre działanie projektu po wyprodukowaniu i przetestowaniu w tunelu aerodynamicznym.

fig2 — Rysunek 2: Projektowanie samochodów pod kątem efektywności paliwowej

Aby osiągnąć tego rodzaju krok naprzód, branża musi być w stanie wykonać następujące czynności:

Szczegółowo symuluj turbulentne powietrze
Oceń setki precyzyjnych zmian w konstrukcji aerodynamicznej
Symuluj projekt całego samochodu, aby uzyskać efekt netto

Projektowanie samolotów

Przemysł samolotów komercyjnych podlega ścisłym regulacjom, ze szczególnym uwzględnieniem bezpieczeństwa i wpływu na środowisko. Proces projektowania nowego statku powietrznego obejmuje kilka etapów, które muszą spełniać wymagania dotyczące bezpiecznego funkcjonowania, wydajności i obsługi, a statek powietrzny musi posiadać certyfikat dla całego zakresu lotu. Symulacja to jedyny sposób, aby przed zbudowaniem i przetestowaniem prototypu zapewnić, że samolot będzie działał zgodnie z oczekiwaniami.

fig3 — Rysunek 3: Wydajność obwiedni lotu w przestrzeni kosmicznej

Aby symulować wszystkie warunki pracy, projektanci muszą:

Szczegółowo symuluj siłę nośną w turbulentnym powietrzu
Symuluj cały projekt samolotu, aby uzyskać wpływ netto
Oceń wszystkie warunki pracy (patrz tabela)

Projekt maszyn turbinowych

Do maszyn turbinowych zalicza się generatory energii, duże turbinowe silniki lotnicze, silniki okrętowe i inne maszyny o ruchu obrotowym. Poprawa efektywności energetycznej może przynieść znaczne zyski ze względu na skalowany wpływ maszyny na cały okres jej użytkowania. Podobnie projektowanie maszyn, które będą trwać dłużej i wymagają mniej konserwacji, może mieć znaczący wpływ ekonomiczny. Symulacja to najlepszy sposób analizowania różnych zmian w projekcie w celu optymalizacji końcowego wyniku projektu.

fig4 — Rysunek 4: Projekt maszyn turbinowych pod kątem wydajności i trwałości

Aby osiągnąć tego rodzaju krok naprzód, branża musi być w stanie:

Oceń wiele kompromisów w zakresie optymalizacji projektu
Symuluj szczegółowo dynamikę spalania
Symuluj projekt pełnego silnika, aby uzyskać wpływ netto

Ogłoszenie platformy multifizycznej Millennium Enterprise

Aby wyjść naprzeciw tym potrzebom, ogłaszamy pierwszego na świecie przyspieszonego cyfrowego bliźniaka, zapewniającego niespotykaną wydajność i efektywność energetyczną — platformę multifizyczną Cadence Millennium Enterprise. Skoncentrowany na jednej z największych możliwości zwiększenia wydajności i efektywności, superkomputer Cadence Millennium M1 CFD pierwszej generacji przyspiesza symulacje obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) o wysokiej wierności. To gotowe rozwiązanie, dostępne w chmurze lub lokalnie, obejmuje jednostki przetwarzania grafiki (GPU) od wiodących dostawców, niezwykle szybkie połączenia oraz ulepszony stos oprogramowania CFD Cadence o wysokiej wierności, zoptymalizowany pod kątem akceleracji GPU i generatywnej sztucznej inteligencji. Łącząc instancje Millennium M1 w ujednolicony klaster, klienci mogą osiągnąć niespotykany dotąd czas realizacji w tym samym dniu i niemal liniową skalowalność podczas symulowania złożonych systemów mechanicznych.

Platforma Millennium zaspokaja potrzeby w zakresie wydajności i efektywności przemysłu motoryzacyjnego, lotniczego i obronnego (A&D), energetycznego i maszyn przepływowych, wykorzystując istotne postępy w technologii symulacji wielofizycznej. Wydajność, dokładność, pojemność i przyspieszone obliczenia są niezbędne do umożliwienia symulacji cyfrowych bliźniaków, które badają więcej innowacji projektowych i dają pewność, że będą działać zgodnie z zamierzeniami przed rozpoczęciem opracowywania i testowania prototypów.

Najważniejsze cechy i zalety obejmują:

Wydajność: Łączy najlepsze w swojej klasie solwery CFD rezydujące na GPU z dedykowanym sprzętem GPU, aby zapewnić przepustowość równoważną superkomputerowi na procesor graficzny wynoszącą do 1000 rdzeni procesora
Wydajność: Skraca czas realizacji z tygodni do godzin przy 20-krotnie większej efektywności energetycznej w porównaniu z odpowiednikiem procesora
Dokładność: Wykorzystuje solwery CFD Cadence Fidelity, aby zapewnić niezrównaną dokładność w przypadku złożonych wyzwań symulacyjnych
Wysokowydajne obliczenia: Zbudowany w oparciu o rozszerzalną architekturę i masowo skalowalne solwery Fidelity, aby zapewnić niemal liniową skalowalność na wielu węzłach GPU
Cyfrowy bliźniak AI: Szybkie generowanie wysokiej jakości danych wielofizycznych umożliwia generatywnej sztucznej inteligencji tworzenie szybkich i niezawodnych wizualizacji cyfrowych bliźniaków optymalnego rozwiązania projektowego systemu
Rozwiązanie pod klucz: Pierwsze w branży rozwiązanie, które łączy obliczenia GPU z nowoczesnymi i skalowalnymi solwerami CFD, zapewniając zoptymalizowane środowisko dla przyspieszonego CFD oraz multidyscyplinarnego projektowania i optymalizacji

Elastyczność: Dostępne z procesorami graficznymi wiodących dostawców, w chmurze z konfiguracją co najmniej 8 procesorów graficznych lub lokalnie z konfiguracją co najmniej 32 procesorów graficznych — zapewniając elastyczne i skalowalne rozwiązanie spełniające potrzeby wdrożeniowe każdego klienta