Zephyrnet-logotyp

Digitala tvillingar och AI-acceleration förändrar systemdesign

Datum:

Vi befinner oss i en global brytpunkt när vi hanterar begränsningarna av energiförsörjningen och konsekvenserna av klimatförändringarna. Regionala konflikter ökar riskerna i den traditionella råoljeförsörjningskedjan. Förändringar i nederbördsmönster och tvister om prioriteringar för vattenanvändning begränsar vattenkraftsproduktionen. Dessutom har extrema väderhändelser förstärkt hotet mot liv och egendom. Dessa utmaningar tvingar oss att fokusera på energieffektivitetskrav i nästan allt vi gör. Som ett resultat finns det en betydande trend mot att designa mer energieffektiv transport- och produktionsutrustning.

Designa energieffektiva maskiner

Varje bransch har sina mål att svara på dessa trender. Bilindustrin investerar i elfordon och förbättrar den aerodynamiska effektiviteten hos alla sina fordon. Flygindustrin strävar efter att minska kostnaderna och tiden som krävs för att designa nya flygplansmodeller som är effektiva och hållbara. På samma sätt drar turbomaskinindustrin stor nytta av varje effektivitets- och förlängningsförbättring av produktens livscykel.

fig1
Figur 1: OEM-designmål

Automotive Design

Bilindustrin måste följa de nya CAFÉ-standarderna för 2028 och 2032. Dessa standarder kommer att påverka deras bilpark, vilket innebär att de kommer att behöva bygga elfordon och förbättra den genomsnittliga bränsleeffektiviteten för sina förbränningsmotormodeller. En 10% minskning av den aerodynamiska luftmotståndskoefficienten kan leda till en 5% förbättring av bränsleekonomin. Simulering är ett avgörande verktyg för att säkerställa att designen kommer att fungera väl när den väl tillverkats och testats i vindtunneln.

fig2
Figur 2: Fordonsdesign för bränsleeffektivitet

För att nå denna typ av språng framåt måste branschen kunna göra följande:

  • Simulera turbulent luft i fina detaljer
  • Utvärdera 100-tals exakta aerodynamiska designförändringar
  • Simulera hela bildesignen för nettopåverkan

Flygplansdesign

Den kommersiella flygplansindustrin är starkt reglerad med fokus på säkerhet och miljöpåverkan. Processen att designa ett nytt flygplan innefattar flera steg som ska uppfylla kraven på säker funktion, prestanda och drift, och flygplanet ska vara certifierat för hela flygomslutningen. Simulering är det enda sättet att säkerställa att flygplanet kommer att fungera som det är tänkt innan man bygger och flyger en prototyp.

fig3
Figur 3: Aerospace Flight Envelope Performance

För att simulera alla driftsförhållanden måste konstruktörerna:

  • Simulera lyft i turbulent luft i fina detaljer
  • Simulera hela flygplanets design för nettopåverkan
  • Utvärdera alla driftsförhållanden (se diagram)

Turbomaskiner design

Turbomaskineri inkluderar energigeneratorer, stora turbinflygplansmotorer, marinmotorer och andra maskiner med roterande rörelse. Att förbättra energieffektiviteten kan ge betydande avkastning på grund av maskinens skalade inverkan under dess livstid. På samma sätt kan design av maskiner för att hålla längre och kräva mindre underhåll ha en betydande ekonomisk inverkan. Simulering är det bästa sättet att analysera olika designförändringar för att optimera det slutliga designresultatet.

fig4
Figur 4: Turbomaskindesign för effektivitet och hållbarhet

För att nå denna typ av språng framåt måste branschen kunna:

  • Utvärdera flera avvägningar för designoptimering
  • Simulera förbränningsdynamik i fina detaljer
  • Simulera en komplett motordesign för nettopåverkan

Tillkännage Millennium Enterprise Multiphysics Platform

För att möta dessa behov tillkännager vi världens första accelererade digitala tvilling, som levererar oöverträffad prestanda och energieffektivitet – Cadence Millennium Enterprise Multiphysics Platform. Inriktad på en av de största möjligheterna för högre prestanda och effektivitet, den första generationens Cadence Millennium M1 CFD-superdator accelererar CFD-simuleringar (high fidelity computational fluid dynamics). Denna nyckelfärdiga lösning, tillgänglig i molnet eller lokalt, inkluderar grafikprocessorer (GPU) från ledande leverantörer, extremt snabba sammankopplingar och en förbättrad Cadence-högfientlig CFD-mjukvarustack optimerad för GPU-acceleration och generativ AI. Genom att smälta samman Millennium M1-instanser till ett enhetligt kluster kan kunder uppnå en oöverträffad omloppstid samma dag och nästan linjär skalbarhet vid simulering av komplexa mekaniska system.

Millennium-plattformen tillgodoser prestanda- och effektivitetsbehoven inom fordons-, flyg- och försvarsindustrin (A&D), energi och turbomaskiner med kritiska framsteg inom multifysisk simuleringsteknik. Prestanda, noggrannhet, kapacitet och accelererad datoranvändning är alla viktiga för att möjliggöra digitala tvillingsimuleringar som utforskar fler designinnovationer, vilket ger förtroende för att de kommer att fungera som avsett innan prototyputveckling och testning påbörjas.

Höjdpunkter och fördelar inkluderar:

  • prestanda: Kombinerar klassens bästa GPU-resident CFD-lösare med dedikerad GPU-hårdvara för att ge superdator-ekvivalent kapacitet per GPU på upp till 1000 CPU-kärnor
  • Effektivitet (CT-värde) : Minskar handläggningstiden från veckor till timmar med 20X bättre energieffektivitet jämfört med dess CPU-motsvarighet
  • Noggrannhet: Använder Cadence Fidelity CFD-lösare för att ge oöverträffad noggrannhet för att hantera komplexa simuleringsutmaningar
  • High-performance computing: Byggd med utbyggbar arkitektur och massivt skalbara Fidelity-lösare för att ge nästan linjär skalbarhet på flera GPU-noder
  • AI Digital Twin: Snabb generering av högkvalitativ multifysikdata gör det möjligt för generativ AI att skapa snabba och pålitliga digitala tvillingvisualiseringar av den optimala systemdesignlösningen
  • Helhetslösning: Branschens första lösning som kopplar GPU-datorer med moderna och skalbara CFD-lösare, vilket ger en optimerad miljö för accelererad CFD och multidisciplinär design och optimering

Flexibilitet: Tillgänglig med GPU:er från ledande leverantörer, i molnet med en minsta 8-GPU-konfiguration eller på plats med en minsta 32-GPU-konfiguration – vilket ger en flexibel och skalbar lösning för att passa varje kunds implementeringsbehov

plats_img

Senaste intelligens

plats_img