Hexagon adopta la supercomputadora Fugaku para revolucionar el uso de simulaciones en la innovación del producto

La asociación con Fujitsu permite a los clientes de Cradle CFD completar simulaciones antes inviables con mayor rapidez que nunca

23 junio 2021
A simulation of a Volvo 4x4 car in CFD software

Hexagon ha demostrado cómo se puede acelerar la innovación abriendo la posibilidad de completar simulaciones complejas de CFD (dinámica de fluidos computacional) que antes eran demasiado lentas y costosas usando la supercomputadora más rápida del mundo, Fugaku. La división Manufacturing Intelligence de la empresa ha demostrado que el rendimiento de la siguiente generación de aeronaves y vehículos eléctricos se puede explorar con mayor detalle y con muchas más iteraciones utilizando la potencia de la simulación. Aprovechando los semiconductores de última generación, los fabricantes pueden analizar todas las complejidades de la realidad con menos de la mitad del consumo energético y a una fracción del coste de los métodos de simulación tradicionales.

Las simulaciones de CFD requieren una gran potencia computacional y recursos. Por esta razón, los ingenieros deben dedicar muchas horas a simplificar el diseño de un producto real para que se pueda simular y asegurar sus actuaciones en cada caso. En algunos casos, el 90% del tiempo de un ingeniero puede dedicarse a este proceso manual, y los ingenieros se enfrentan cada vez más al reto de realizar simulaciones de «mayor escala» para gestionar más elementos. Como resultado, el coste y el tiempo para lograr estas simulaciones son prohibitivos y los ingenieros solo pueden simular una aproximación de un producto. Ahora, los clientes de Cradle CFD de Hexagon podrán aprovechar la potencia de la arquitectura informática basada en ARM Fugaku para lograr simulaciones complejas de forma rápida y sencilla. Esto es posible gracias a una nueva asociación que permitirá a los clientes utilizar el software Cradle CFD en la serie Supercomputer PRIMEHPC disponible en el mercado de Fujitsu Limited que utiliza la tecnología Fugaku.

Ahora, los ingenieros podrán simular diseños complejos sin tener que simplificarlos, lo que no solo ahorrará tiempo, sino que también abrirá las puertas a mejoras significativas a nivel de detalle. Esto, a su vez, les permitirá explorar múltiples opciones de diseño y hacerlo rápidamente, utilizando la simulación con más frecuencia para perfeccionar y probar sus diseños y explorar nuevos conceptos que no pueden explorarse con pruebas físicas o simulación hoy en día. Los fabricantes se beneficiarán ahora de esta mayor velocidad y detalle. Sus ingenieros también podían utilizar este tipo de simulación de forma rutinaria en su trabajo diario, ya que la arquitectura Fugaku utiliza aproximadamente un tercio de la energía de los ordenadores que utilizan actualmente, lo que reduce los costes y mejora la sostenibilidad medioambiental.

Este desarrollo es revolucionario para los ingenieros en una serie de sectores, incluyendo la automoción, el sector aeroespacial y el de la construcción, todos los cuales necesitan la información proporcionada por la simulación de CFD a gran escala. Esto es especialmente valioso en un momento en el que las industrias aeroespacial y automovilística están compitiendo por introducir nuevas formas de movilidad y un nuevo transporte electrificado en el mercado. Por ejemplo, los OEM del sector de la automoción están bajo presión para acelerar la transición a los vehículos eléctricos. Al ahorrar tiempo en procesos manuales como el mallado, los fabricantes pueden ejecutar más simulaciones para comprender mejor cómo la aerodinámica de un nuevo modelo afecta a la eficiencia energética y al rango, y poder iterar más entre el diseño y la ingeniería y, en última instancia, lograr un diseño óptimo. La gestión térmica también es especialmente importante en los vehículos eléctricos, ya que la gestión del calor de un vehículo optimiza su rendimiento, seguridad y longevidad, que son los principales retos para este mercado. Entender estos problemas a través de simulaciones de mayor resolución permite a los ingenieros lograr diseños óptimos y sacar al mercado modelos con un diseño y alcance atractivos más rápido.

Los expertos de Hexagon colaboraron estrechamente con Fujitsu Limited para ajustar el código CFD Cradle para ejecutar en Fugaku y completar simulaciones de pruebas. Se ha simulado un coche familiar típico en su totalidad, lo que solo es posible con una potencia computacional mejorada. Este modelo contenía 70 millones de elementos que utilizaban 960 núcleos y ha sido simulado hasta el estado estacionario utilizando un modelo RANS durante 1000 ciclos.

En la industria aeroespacial, las turbulencias que se forman alrededor de las alas de una aeronave es de vital importancia para la forma en que se controla y su seguridad. La turbulencia es el resultado de muchos vórtices, algunos de los cuales son tan pequeños que no son factibles simular con los métodos actuales. Utilizando la tecnología Cradle con el recurso computacional adicional de Fugaku, los ingenieros ahora pueden lograr una simulación de mayor resolución para permitirles comprender mejor el impacto de las turbulencias en la seguridad estructural de la aeronave y las fuerzas que puede soportar. Esto es importante para el desarrollo de la próxima generación de aeronaves, incluyendo la supersónica y la hipersónica, para lo cual los ingenieros deben comprender el comportamiento de las ondas de choque alrededor de la aeronave.

El equipo realizó con éxito una simulación de prueba de líquido compresible transónico alrededor de un avión. El análisis transónico es esencial para el diseño de aeronaves seguras y eficientes, lo que ayuda a los ingenieros a comprender lo que sucede cuando el aire fluye alrededor de una superficie de control de alas. La simulación:

  • Comprendía aproximadamente 230 millones de elementos
  • Se probó utilizando 4000 nodos (192 000 núcleos de computación)
  • Se utilizaron 48 000 procesos vía Message Passing Interface (MPI) y 4 subprocesos a través de la API OpenMP.

Esta investigación se llevó a cabo mediante la recepción de los recursos computacionales de la supercomputadora Fugaku de RIKEN a través del Proyecto de investigación para la utilización del sistema HPCI (N.º de edición: hp200209, hp200302).

Roger Assaker, Presidente de Diseño e Ingeniería de la división Manufacturing Intelligence de Hexagon, comenta: «La simulación es la clave de las innovaciones en el sector aeroespacial y de movilidad eléctrica. Los avances como la arquitectura de supercomputación Fugaku de bajo consumo son una de las formas en que podemos aprovechar estos conocimientos sin que esto afecte al planeta, y estoy encantado con lo que nuestro equipo de Cradle CFD y nuestros socios han logrado».

Masahide Fujisaki, director ejecutivo de Fujitsu Limited, afirma: «Fujitsu ha tenido el placer de trabajar con Software Cradle Co., Ltd. para ajustar y validar el rendimiento del solver de scFLOW para grandes modelos en las series Superordenador Fugaku y Fujitsu Superordenador PRIMEHPC, que utiliza la tecnología de Fugaku. En el futuro, esperamos poder trabajar con proveedores para optimizar las aplicaciones comerciales y contribuir al uso industrial de Fugaku, al mismo tiempo que ofrecemos la serie Fujitsu Supercomputer PRIMEHPC a fabricantes y otras empresas para que los resultados de este trabajo puedan utilizarse ampliamente en la industria».

Tomohiro Irie, director de I+D de Cradle CFD, señala: «Mediante el uso de la potencia informática eficiente de Fugaku con nuestras herramientas de simulación, animaremos a los usuarios a simular fenómenos que antes no eran factibles debido al tiempo y al coste de cálculo. Hoy hemos simulado con 192 000 núcleos, pero esto es solo el comienzo, ya que Cradle CFD se utiliza en diversas aplicaciones, espero que estos desarrollos técnicos contribuyan a que la potencia de Fugaku sea más accesible para el uso general, aportando una enorme libertad y una mejor perspectiva a los equipos de ingeniería que resuelven hoy los problemas del mañana.

«Tanto Cradle CFD como Fugaku tienen su sede en Japón, y creo que podemos aprovechar estos excelentes logros a nivel mundial a través de la red de Hexagon».

Contacto con los medios:
Robin Wolstenholme
Gerente de relaciones con los medios de comunicación y relaciones con analistas
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correo electrónico: robin.wolstenholme@hexagon.com

media.mi@hexagon.com

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La división Manufacturing Intelligence de Hexagon ofrece soluciones que emplean los datos procedentes del diseño y la ingeniería, la producción y la metrología para lograr una fabricación más inteligente.Para obtener más información, visite hexagonmi.com.

Hexagon (Nasdaq Stockholm: HEXA B) tiene aproximadamente 21 000 empleados en 50 países y unas ventas netas de unos 3,8 billones de euros. Averigüe más en hexagon.com y síganos @HexagonAB