Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.
Im więcej rzeczy się zmienia, tym bardziej pozostają takie same
W niezamierzony sposób przemierzania wielu mil Ścieżką Tamizy podczas treningu maratonu odkryłem, że tuż za moimi drzwiami znajdował się kawałek historii firmy Siemens. Firma Siemens Brothers Co. Ltd. z siedzibą w Woolwich w Londynie posiadała duży zakład w obszarze Woolwich Dockyard w południowo-wschodnim Londynie. Jeszcze bardziej interesujące było dla mnie to, że w latach dwudziestych XX wieku fabryka ta produkowała między innymi baterie z suchymi ogniwami! Baterie te były używane głównie w radiach i samochodach.
Dlaczego uważam to za takie interesujące? Cóż, jeśli cofniemy się o 100 lat, tematem zainteresowania są akumulatory w sektorze motoryzacyjnym. Oczywiście nie do radia czy świecy zapłonowej, jak te stare akumulatory Siemens Brothers, ale do napędzania samego napędu pojazdu – a wciąż jest co najmniej jeden przedstawiciel firmy Siemens w Royal Borough of Greenwich (i setki innych na całym świecie), który chce pomóc!
Projekt baterii w Simcenter STAR-CCM+
Dzięki Simcenter STAR-CCM+ projektanci zespołów napędowych E mogą to zrobić zagłębić się w szczegółowy projekt ogniwa, Ucieczka termiczna I Zarządzanie ciepłem akumulatorów za pomocą jednego narzędzia, przyspieszając wszystkie aspekty projektowania układu napędowego pojazdów elektrycznych.
Jednocześnie zapotrzebowanie na inżynierów stale rośnie, co wiąże się z koniecznością zwiększenia wydajności symulacji w krótkich ramach czasowych. Sprzęt GPU to coraz ważniejszym elementem układanki możliwość osiągnięcia takiego celu. Z ciekawości przejrzałem liczbę publikacji odnoszących się do „CFD z akceleracją GPU” na stronie ScienceDirect. Może nie jest to podejście do końca naukowe, ale wyniki wskazują, że zainteresowanie przestrzenią symulacji CFD z wykorzystaniem procesorów graficznych rośnie w coraz szybszym tempie.
Więc co nowego?
GPU i CFD – więcej sprzętu i więcej fizyki
W Simcenter STAR-CCM+ 2402 poczyniliśmy jeszcze większe postępy zarówno w zakresie sprzętu GPU, którego można użyć, jak i fizyki, którą można modelować natywnie na procesorach graficznych, rozciągając się na szczegółowe zarządzanie temperaturą! Oto odświeżenie niektórych aplikacji, które można uruchamiać natywnie na procesorach graficznych z Simcenter STAR-CCM+:
Przedstawiamy funkcjonalność procesora graficznego AMD
Zacznijmy najpierw od sprzętu i udajmy się z południowo-wschodniego Londynu do Doliny Krzemowej i siedziby AMD. Dlaczego? Ponieważ Simcenter STAR-CCM+ 2402 obsługuje teraz wykorzystanie procesorów graficznych AMD do obliczeń natywnych dla GPU! Stanowi to krokową zmianę w poszerzaniu zakresu dostępnego sprzętu GPU, który można wykorzystać. W szczególności polecamy serię AMD Instinct™ MI200 (MI210, MI250 i MI250X). Obsługiwane są także karty Instinct MI100, Radeon™ PRO W6800 i Radeon PRO V620. Dzięki temu wprowadzeniu Simcenter STAR-CCM+ zajmuje wyjątkową pozycję jako jedyny wielofunkcyjny kod CFD, który może działać na pełnym zestawie procesorów (x86 i ARM) oraz procesorów graficznych (AMD i NVIDIA). Mówiłem już wcześniej o tym, jak Architektura GPU na nowo definiuje tradycyjne praktyki projektowania CFDi jest to kolejny krok w tej podróży. Jesteśmy podekscytowani możliwością kontynuowania współpracy z AMD w celu jeszcze większego rozszerzenia opcji sprzętowych w przyszłych wersjach (takich jak seria Instinct MI300) i nadal poszukujemy jeszcze większej optymalizacji wydajności symulacji CFD z wykorzystaniem procesorów graficznych.
Symulacje CFD zarządzania temperaturą z wykorzystaniem procesorów graficznych
Uzbrojony w procesory graficzne AMD MI210 i fragment lokalnej historii firmy Siemens, zdecydowałem się zasymulować zachowanie termiczne pakietu akumulatorów, wykorzystując metodologię sprzężonego przenoszenia ciepła (CHT). Na szczęście dla mnie zestaw nowo dodanych, natywnych funkcji GPU umożliwił to w Simcenter STAR-CCM+ 2402.
Wieloskładnikowy model bryłowy dla CHT na procesorach graficznych
Po pierwsze, model bryły wieloskładnikowej. Pozwala to na łatwe zastosowanie różnych właściwości materiałów do złożonych zespołów różnych części. W tym przykładzie mogę łatwo zdefiniować różne materiały na złącza zacisków dodatnich i ujemnych oraz szyny zbiorcze w ramach jednego kontinuum fizyki. Chociaż w tym przykładzie baterii używamy tylko dwóch materiałów (aluminium i miedzi), symulacje termiczne całego pojazdu mogą obejmować znacznie więcej różnych materiałów do określenia, a posiadanie wieloskładnikowych możliwości stałych natywnych dla procesora graficznego to kolejny krok w możliwości wykorzystania korzyści w zakresie szybkości, kosztów i wydajności w porównaniu z tradycyjnymi architekturami procesorów.
Mapowane interfejsy kontaktowe dla CHT na procesorach graficznych
Drugą natywną funkcją GPU dodaną w Simcenter STAR-CCM+ 2402 jest możliwość wykorzystania mapowanych interfejsów kontaktowych (zarówno niejawnych, jak i jawnych) w symulacjach CFD z wykorzystaniem procesorów graficznych. Ponownie jest to kluczowy czynnik umożliwiający modelowanie zarządzania ciepłem, szczególnie w przypadku różnych skal czasowych.
[As a reminder, multi-timescale refers to thermal analysis where different components or domains have significantly different response times. For modelling the thermal behaviour of the battery pack, it specifically refers to the difference in response times between the fluid / coolant channel (reaches a steady state within milliseconds) and the solid components / battery stacks (reaches a steady state in order of seconds)].
Korzystając z jawnie mapowanego interfejsu kontaktowego, przenoszenie ciepła z kanału chłodziwa jest mapowane na domeny stałe. Wytwarzanie ciepła w wyniku ładowania/rozładowania akumulatora jest tutaj modelowane jako wolumetryczne źródło ciepła. Mapując przepływ cieczy i ciała stałego w ustalonych odstępach czasu, możemy modelować wpływ chłodziwa na temperaturę akumulatora w sposób efektywny obliczeniowo.
Ocena wydajności procesora graficznego AMD w porównaniu z procesorem AMD
Patrząc na porównanie procesorów AMD MI210 i AMD EPYC 7532, widzimy, że użycie procesorów graficznych zapewnia wydajność równoważną setkom rdzeni procesora. Dodatkowo, szacując zużycie energii dla każdej konfiguracji (przy użyciu podanych wartości TDP), możemy zobaczyć, że użycie sprzętu GPU może znacznie zmniejszyć koszty ogólne energii podczas przeprowadzania tych symulacji.
Dla porównania, zaoszczędzone tutaj 16 kWh mogłoby napędzać pojazd elektryczny z akumulatorem (BEV) średnio na 80 km, a oszczędności energii po roku wystarczyłyby, aby zasilać Twój BEV na całym świecie z zapasem energii [1]!
Chociaż liczby te wskazują możliwości, jakie oferują symulacje CFD z wykorzystaniem procesorów graficznych, zdajemy sobie z tego sprawę nie ma złotego środka, aby przeprowadzić symulacje CFD. Biorąc to pod uwagę, klastry HPC z przyzwoitą technologią procesorową nadal będą dysponować odpowiednią przestrzenią i pozostaną ważną potęgą obliczeniową. W związku z tym nasza strategia wspiera szeroką gamę sprzętu obliczeniowego, zapewniając jednocześnie płynne przejście między nimi. Oznacza to, że możesz mieć pewność, że uzyskasz spójne wyniki niezależnie od tego, czy uruchamiasz swoje zadanie na procesorach graficznych czy CPU.
Wzmocnij swoje symulacje CFD za pomocą procesorów graficznych
Tak jak na przestrzeni lat zmienił się postindustrialny krajobraz południowo-wschodniego Londynu, zmienia się także krajobraz HPC w zastosowaniach inżynierii wspomaganej komputerowo. Zastosowanie nowych architektur sprzętowych do CFD oferuje możliwość prawdziwego ulepszenia symulacji: skrócenia czasu realizacji, kosztów eksploatacji i kosztów sprzętu. Ostatecznie oznacza to większą przepustowość symulacji, więcej projektów i lepsze produkty. Teraz, aby zastanowić się, nad jakimi wyzwaniami inżynieryjnymi będzie pracował Siemens za 100 lat… tak czy inaczej, jestem pewien, że symulacja będzie zdecydowanie na pierwszy plan!
W najbliższej przyszłości wszystko, co musisz zrobić, to zasilać swoje procesory graficzne AMD przez jakiś czas… Do rozpoczęcia wielkiej uczty, kiedy 28 lutego pojawi się Simcenter STAR-CCM+ 2402.
Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.