Hexagon использует суперкомпьютер Fugaku, радикально изменяя применение моделирования в разработке инновационных изделий

Компания Hexagon показала, как можно ускорить внедрение инноваций,  открыв возможность выполнять с помощью самого быстрого в мире суперкомпьютера Fugaku сложные расчеты CFD (расчетной гидрогазовой динамики), которые раньше были слишком трудоемкими и дорогостоящими. Подразделение Manufacturing Intelligence компании Hexagon продемонстрировало, что поведение воздушных и электрических транспортных средств нового поколения может быть изучено более подробно, со множеством итераций, используя большие возможности моделирования. Используя самые современные полупроводниковые технологии, производители могут анализировать процессы во всей их сложности, используя вдвое меньше энергии и при этом в разы дешевле, чем традиционные методы моделирования.

Моделирование гидрогазодинамических процессов требует значительных вычислительных мощностей и ресурсов. Поэтому инженерам приходится тратить много часов, упрощая реальную конструкцию, чтобы затем создать ее модель и убедиться, что изделие будет работать в соответствии с требованиями. В некоторых случаях 90% времени проектирования может занимать этот ручной процесс, и инженеры испытывают возрастающие трудности при «наращивании» модели, учитывающей больше элементов. В результате, затраты средств и времени на моделирование становятся недопустимыми, и проектировщики вынуждены создавать лишь приближенную модель готового изделия. Теперь пользователи Cradle CFD компании Hexagon будут иметь возможность использовать всю мощность компьютерной ARM-архитектуры Fugaku, создавая сложные модели быстро и просто. Это стало возможным благодаря новому партнерству, которое позволит клиентам использовать программное обеспечение Cradle CFD на серийно выпускаемых компанией Fujitsu Limited компьютерах серии Supercomputer PRIMEHPC, в которых используется технология Fugaku.

Теперь инженеры могут моделировать сложные конструкции, не упрощая их, и при этом не только экономить время, но и существенно улучшить детализацию. Это, в свою очередь, позволит им исследовать различные варианты конструкций, делая это быстро и чаще прибегая к модели для уточнения и проверки своих конструкций, а также изучать новые концепции, которые на современном этапе невозможно исследовать на натурных испытаниях или моделях. В настоящее время производители стремятся добиваться выгоды за счет повышения скорости и детализации. Теперь инженеры могут использовать этот тип моделирования в своей повседневной работе, поскольку архитектура Fugaku расходует примерно треть потребляемой в настоящее время мощности компьютеров, что снижает затраты и способствует повышению экологической устойчивости. 

Эта разработка является революционной для инженеров целого ряда отраслей, включая автомобильную, аэрокосмическую и строительную, — тех отраслей, где требуется глубокое проникновение в суть процессов, которое обеспечивается крупномасштабным моделированием CFD. Она имеет особое значение именно сейчас, когда автомобильная и аэрокосмическая отрасли стремятся вывести на рынок новые способы передвижения и новые электрифицированные транспортные средства. Например, автопроизводители вынуждены ускоренно переключаться на выпуск электрических транспортных средств. Экономя время на ручных операциях, таких как построение полигональных поверхностей, производители могут выполнять больше расчетов, что позволит им лучше понять, как аэродинамика новой модели будет влиять на энергоэффективность и запас хода, а также проводить проектирование в несколько итераций, добиваясь, в конечном счете, оптимальной конструкции. Для электромобилей также важно управление тепловым режимом, поскольку такое управление позволяет оптимизировать их рабочие характеристики, безопасность и долговечность — все то, что представляет собой наиболее серьезные проблемы для рынка электромобилей. Изучение этих проблем средствами моделирования с повышенным разрешением позволяет проектировщикам оптимизировать конструкцию своих изделий и быстрее выводить на рынок модели с привлекательным дизайном и ассортиментом.

Эксперты Hexagon в тесном сотрудничестве с компанией Fujitsu Limited адаптировали программу Cradle CFD для работы в архитектуре Fugaku, что позволило проводить испытания средствами моделирования. Была создана полная модель типичного «семейного» автомобиля, что стало возможным только благодаря повышенной вычислительной мощности. Эта модель содержала 70 миллионов элементов, использовала 960 ядер, и моделирование проводилось до достижения равновесного состояния за более чем 1000 циклов расчета уравнения Рейнольдса (RANS).

В аэрокосмической отрасли влияние турбулентности, образующейся вокруг крыльев летательного аппарата, имеет решающее значение для обеспечения его управляемости и безопасности. Турбулентность образуется в результате взаимодействия множества вихрей, причем некоторые из них настолько малы, что их невозможно моделировать с помощью имеющихся методов. Применяя технологию Cradle вместе с дополнительными вычислительными ресурсами Fugaku, инженеры теперь получили возможность создавать модели с повышенной детализацией, чтобы лучше оценивать влияние турбулентности на надежность конструкции воздушных судов, а также нагрузки, которые они способны выдерживать. Это важно для разработки летательных аппаратов нового поколения, включая сверхзвуковые и гиперзвуковые, при создании которых которых инженерам необходимо понимать поведение ударных волн вокруг самолета.

Исследователи успешно воспроизвели на модели поведение сжимаемой среды вокруг самолета на околозвуковых скоростях.  Анализ перехода от дозвуковой к сверхзвуковой скорости очень важен для проектирования безопасных и экономичных летательных аппаратов, поскольку он помогает инженерам увидеть, что происходит при обтекании потоком воздуха рулевой поверхности крыла. Модель:

• Состоит примерно из 230 миллионов элементов
• Испытания проводились с использованием 4 000 узлов (192 000 вычислительных ядер)
• Было задействовано 48000 вычислительных процессов с использованием обмена сообщений через интерфейс MPI (интерфейс передачи сообщений) и 4 вычислительных потока, работающие через интерфейс многопоточных приложений OpenMP.

Исследование проводилось на вычислительных ресурсах суперкомпьютера Fugaku компании RIKEN в рамках проекта по исследованию систем HPCI (издание №: HP200209, HP200302).

Роджер Ассакер (Roger Assaker), руководитель проектно-конструкторского отдела, подразделение Manufacturing Intelligence компании Hexagon, отметил: «Моделирование играет ключевую роль в развитии аэрокосмической отрасли и электротранспорта. Такие новшества, как суперкомпьютер Fugaku с низким энергопотреблением, являются одним из тех средств, с помощью которых мы можем реализовать свои идеи, не нанося ущерба экологии Земли, и я очень тем достижениям, которых добилась наша группа Cradle CFD совместно с нашими партнерами.

Машайд Фудзисаки (Masahide Fujisaki), исполнительный директор Fujitsu Limited, сказал: «Мы в Fujitsu были рады возможности сотрудничать с компанией Software Cradle Co., отлаживая и проверяя работу инструментальных средств проверки scFLOW для расчета больших моделей на суперкомпьютерах Fugaku и Fujitsu Supercomputer серии PRIMEHPC, использующих технологию Fugaku. Мы надеемся продолжить сотрудничество с поставщиками в деле оптимизации коммерческих систем и внести свой вклад в промышленное применение компьютера Fugaku, одновременно предлагая суперкомпьютеры серии Fujitsu PRIMEHPC производителям компьютерной техники и другим компаниям, чтобы они могли использовать результаты этой работы в промышленности».

Томохиро Ири (Tomohiro Irie),  руководитель научно-исследовательского отдела компании Cradle CFD, добавил следующее: «Применяя высокую производительность архитектуры Fugaku к нашим инструментами моделирования, мы даем нашим пользователям возможность моделировать явления, что раньше было невыполнимо из-за времени и стоимости вычислений. Сегодня мы смоделировали 192000 ядер, но это только начало — поскольку Cradle CFD находит применение в различных областях, я надеюсь, что эти технические разработки сделают мощь Fugaku доступной для более широкого использования, дадут огромную свободу и расширят знания, позволив разработчикам решать проблемы завтрашнего дня уже сегодня.

«И Cradle CFD, и Fugaku расположены в Японии, и я считаю, что мы можем использовать эти превосходные достижения по всему миру через сеть Hexagon».

Контакты для СМИ:
Робин Вольстенхолм (Robin Wolstenholme)
аналитик и менеджер по международным связям со СМИ
Подразделение Manufacturing Intelligence компании Hexagon
Телефон: +44(0)7407 642190
эл. почта: robin.wolstenholme@hexagon.com

media.mi@hexagon.com 

 

Hexagon является мировым лидер в области систем для цифровой реальности, объединяющих сенсорные, программные и автономные технологии. Мы используем данные для повышения эффективности, продуктивности, качества и безопасности в промышленном производстве, инфраструктуре, государственном секторе и мобильности.   

Наши технологии формируют производственные и человеческие экосистемы, которые становятся все более взаимосвязанными и автономными, обеспечивая масштабируемое, устойчивое будущее.

Подразделение Hexagon Manufacturing Intelligence предлагает решения, использующие данные проектирования и конструирования, производства и метрологии, чтобы сделать производственный процесс более интеллектуальным. Дополнительную информацию можно найти на сайте hexagonmi.com. 

Hexagon (Nasdaq Стокгольм: HEXA B) насчитывает около  24,500 сотрудников в 50 странах, чистый объем продаж составляет около 5.4bn млрд. евро. Дополнительная информация на сайте hexagon.com следите за нами на @HexagonAB.