Hexagon e il supercomputer Fugaku per simulazioni innovative

Fugaku

Hexagon adotta il supercomputer Fugaku per rivoluzionare l’impiego della simulazione nell’innovazione dei prodotti.

Hexagon ha dimostrato come si possa accelerare l’innovazione offrendo la possibilità di realizzare complesse simulazioni CFD (fluidodinamica computazionale), che in precedenza richiedevano troppo tempo ed erano troppo costose, utilizzando Fugaku, il supercomputer più veloce al mondo. La divisione Manufacturing Intelligence dell’azienda ha mostrato come le prestazioni degli aerei e dei veicoli elettrici di prossima generazione possono essere esplorate in modo più approfondito e con un numero maggiore di iterazioni utilizzando la potenza della simulazione. Sfruttando semiconduttori all’avanguardia, le aziende possono analizzare tutte le realtà complesse con un consumo di energia dimezzato e a costi ridotti rispetto ai metodi di simulazione tradizionali.

Le simulazioni CFD richiedono grande potenza di calcolo

Le simulazioni CFD richiedono una notevole potenza di calcolo e risorse significative. Di conseguenza, i tecnici sono costretti a dedicare molte ore alla semplificazione del design di un prodotto solo per essere in grado di eseguirne la simulazione e assicurarsi che funzioni correttamente. In alcuni casi, i tecnici possono arrivare a dedicare il 90% del proprio lavoro a questo processo manuale e sono sempre più chiamati a effettuare simulazioni di scale-up per gestire più elementi. Ne consegue che il costo e il tempo per realizzare tali simulazioni sono proibitivi e si riesce a simulare solo un’approssimazione di un prodotto. Ora, i clienti di Cradle CFD di Hexagon avranno la possibilità di attingere alla potenza dell’architettura del computer Fugaku basato su ARM per realizzare simulazioni complesse in modo rapido e semplice. Ciò è reso possibile grazie a una nuova collaborazione che consentirà ai clienti di utilizzare il software Cradle CFD sulla serie Supercomputer PRIMEHPC di Fujitsu Limited, disponibile in commercio, che utilizza la tecnologia Fugaku.

Simulare progetti complessi senza doverli semplificare

I tecnici saranno ora in grado di simulare progetti complessi senza doverli semplificare, risparmiando tempo e avendo anche a disposizione dettagli notevolmente migliorati. Ciò, a sua volta, consentirà loro di esplorare diverse opzioni di progettazione e di farlo rapidamente, utilizzando la simulazione con maggior frequenza per perfezionare e testare i loro progetti ed esplorare nuovi aspetti che oggi non si possono analizzare con test fisici o simulazioni. Le aziende possono ora trarre vantaggio da questa maggiore velocità e precisione. I loro tecnici potrebbero anche utilizzare questo tipo di simulazione regolarmente nel loro lavoro quotidiano, poiché l’architettura di Fugaku impiega circa un terzo dell’energia dei computer attualmente in uso, riducendo i costi e migliorando la sostenibilità ambientale.

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Uno sviluppo rivoluzionario

Questo sviluppo è rivoluzionario per i tecnici di diversi settori, tra cui quello automobilistico, aeronautico/aerospaziale e delle costruzioni, che necessitano tutti delle informazioni fornite dalla simulazione CFD su larga scala. Ciò è particolarmente utile in un momento in cui le aziende del settore automobilistico e aerospaziale sono in competizione per introdurre sul mercato nuove forme di mobilità e nuovi trasporti elettrificati. Ad esempio, gli OEM del settore automobilistico sono sotto pressione perché sono chiamati ad accelerare la transizione ai veicoli elettrici. Risparmiando tempo sui processi manuali come il meshing, le aziende possono eseguire più simulazioni per capire meglio in che modo l’aerodinamica di un nuovo modello influisca sull’efficienza e sull’autonomia, ed essere in grado di iterare di più nella progettazione e nella pianificazione per giungere infine al design ottimale. La gestione del calore di un veicolo è particolarmente importante anche nei veicoli elettrici, poiché può ottimizzarne le prestazioni, la sicurezza e la durata, tutte sfide importanti per il mercato dei veicoli elettrici. Comprendere queste problematiche attraverso simulazioni a risoluzione più elevata consente ai tecnici di realizzare progetti ottimali e di lanciare più rapidamente sul mercato modelli con un design e una gamma interessanti.

Il codice Cradle CFD per Fugaku

Gli esperti di Hexagon hanno collaborato a stretto contatto con Fujitsu Limited per mettere a punto il codice Cradle CFD per farlo funzionare su Fugaku e per completare le simulazioni di test. Una tipica auto familiare è stata completamente simulata e ciò è stato possibile solo grazie a una maggiore potenza di calcolo. Questo modello comprendeva 70 milioni di elementi e utilizzando 960 core è stato simulato con un’analisi di tipo stazionario e modellazione RANS per 1000 cicli.

Nel settore aerospaziale l’impatto delle turbolenze che si formano intorno alle ali di un aeromobile è di fondamentale importanza per il suo controllo e la sua sicurezza. La turbolenza è il risultato di molti vortici, alcuni dei quali sono così piccoli che non è possibile simularli con i metodi attuali. Utilizzando la tecnologia Cradle grazie alla risorsa computazionale extra di Fugaku, i tecnici possono ora ottenere una simulazione a risoluzione più elevata che consente loro di comprendere meglio l’impatto della turbolenza sulla sicurezza strutturale dell’aeromobile e le forze che può sopportare. Ciò è importante per lo sviluppo della prossima generazione di aeromobili, inclusi quelli supersonici e ipersonici, per i quali i tecnici devono capire il comportamento delle onde d’urto intorno ad essi.

Simulazione di test del fluido comprimibile transonico su Fugaku

Il team ha completato con successo una simulazione di test del fluido comprimibile transonico attorno a un aeroplano. L’analisi transonica è essenziale per la progettazione di un aeromobile sicuro ed efficiente, poiché aiuta i tecnici a capire cosa avviene quando l’aria scorre intorno alla superficie di controllo delle ali. La simulazione:

  • Composto da circa 230 milioni di elementi
  • È stato testato utilizzando 4.000 nodi (192.000 core di calcolo)
  • Utilizzati 48.000 processi tramite Message Passing Interface (MPI) e 4 thread mediante l’interfaccia di programmazione dell’applicazione OpenMP.

Questa ricerca è stata condotta utilizzando le risorse informatiche del supercomputer Fugaku di RIKEN mediante il progetto di ricerca sull’impiego del sistema HPCI (numero: hp200209, hp200302).

Roger Assaker, Presidente Design & Engineering, divisione Manufacturing Intelligence di Hexagon, ha affermato: “La simulazione rappresenta la chiave delle innovazioni nel settore aerospaziale e della eMobility. Progressi come l’architettura di supercomputing Fugaku a bassa potenza sono uno dei modi in cui possiamo attingere a queste informazioni senza sfruttare l’ambiente e sono felice di quello che il nostro team Cradle CFD e i nostri partner hanno realizzato”.

Masahide Fujisaki, Direttore Esecutivo di Fujitsu Limited, ha spiegato: “Fujitsu è stata lieta di avere la possibilità di collaborare con Software Cradle Co., Ltd. per mettere a punto e validare le prestazioni del solutore di scFLOW per modelli di grandi dimensioni sul supercomputer Fugaku e sulla serie Supercomputer PRIMEHPC di Fujitsu, che utilizza la tecnologia di Fugaku. In futuro, non vediamo l’ora di collaborare con i responsabili vendite per ottimizzare le applicazioni commerciali e contribuire all’uso industriale di Fugaku, offrendo al contempo la serie Supercomputer PRIMEHPC di Fujitsu alle aziende e ad altre società in modo che i risultati di questo lavoro possano essere ampiamente utilizzati nel settore”.

Tomohiro Irie, Direttore del settore R&D per Cradle CFD, ha dichiarato: “Utilizzando l’efficiente potenza di calcolo di Fugaku abbinata ai nostri strumenti di simulazione, incoraggeremo gli utilizzatori a simulare fenomeni che prima non era possibile analizzare a causa dei tempi e dei costi di calcolo. Oggi abbiamo simulato con 192.000 core, ma questo è solo l’inizio: dato che Cradle CFD viene utilizzato in diverse applicazioni, mi aspetto che questi sviluppi tecnici contribuiscano a rendere la potenza di Fugaku più accessibile a livello generale, offrendo un’enorme libertà e una migliore comprensione ai team di tecnici che affrontano i problemi di oggi. Sia Cradle CFD che Fugaku hanno sede in Giappone e credo che possiamo sfruttare questi eccellenti risultati a livello globale attraverso la rete di Hexagon.”

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Source: Attualita
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