Millennium M1 全面提速 CFD 系统设计和仿真分析

计算流体力学 (CFD) 已被广泛地用来缩减设计周期,减少昂贵的物理实验次数。然而,传统 CFD 求解技术的准确度和速度仍不够理想,计算资源的局限性也限制了 CFD 分析的潜能。这些挑战也典型的阻碍了CFD 用户进行高效的仿真工程设计。

Cadence Millennium M1 CFD 超级计算机是业界首款一站式 CFD 解决方案,整合了最先进的 GPU-resident高效 CFD 求解器,如基于大涡流模拟 (LES) 的 Cadence Fidelity LES ,以及可扩展的高性能计算 (HPC) 硬件,释放前所未有的性能,从而克服上述障碍。它可以快速生成高质量的分析数据,使生成式 AI 能够在不影响准确度的情况下快速确定最佳的系统设计方案。

Millennium M1 可将设计迭代时间从数天缩短至数小时,扩展了 LES 在航空航天、汽车、能源动力和叶轮机械中的应用。

节省设计时间和计算资源

GPU 加速计算

一流的 GPU-resident 高效 CFD 求解器,以最低的功耗和最快的速度获得仿真结果

一站式解决方案

将 Fidelity CFD 软件与 HPC 硬件相结合,提供了一个即时可用的 CFD 超级计算解决方案

优化性能

可扩展的 HPC 架构和经过专门优化的先进 GPU-resident 加速求解器相结合实现最佳系统性能

扩展能力强

堆叠式计算节点可根据应用进行扩展,极大地缩短设计迭代周期

用于实现 CFD 超级计算力的集成式硬件和软件平台

GPU 加速计算

GPU 加速正在为 CFD 仿真带来一场巨变,对航空航天、汽车、叶轮机械和许多其他行业产生巨大影响。利用 GPU 加速计算进行 CFD 仿真,有助于提高工程设计效率。在总投资不变的情况下,基于GPU 的 Fidelity LES 求解器的算力比 CPU 模式高 10 倍。在仿真算力不变的情况下,与 CPU 相比,GPU 计算能耗可减少约 17 倍。

案例 描述 网格大小
(百万单元数)
Milennium 节点 迭代时间(小时)
TUM DrivAer 汽车 阻力和尾流预测 144 2 4.6
NASA SDT 涡扇发动机 发动机风扇的性能和噪声 142 2 6.7
GE E3 燃烧室 内衬温度和出口温度曲线 179 2 7.8
JSM 机身 最大升力和失速 185 2 13.9

对于汽车、航空航天和叶轮机械应用,Millennium M1 能够实现一天内完成设计迭代

可扩展性

从外流场和气动噪声到燃烧和多物理场,Millennium M1 可为各种应用提供近乎线性的加速性能。它能以最快的速度完成大规模 LES 仿真,仅用两个 GPU 节点就能在 14 小时内完成飞机着陆状态的高精度仿真。
Fidelity LES scalability on Millennium M1 for joint strike missile (JSM) airframe
Fidelity LES scalability on Millennium M1 for joint strike missile (JSM) airframe

高精度 LES

Millennium M1 中的 Fidelity LES 求解器结合了先进的数值方法和模型,通过 GPU 加速提供了经济高效的仿真能力。独特的网格离散方法与最新的扩展亚格子模型和壁面模化方法相结合,为 LES 仿真在不同网格分辨率下提供最佳的鲁棒性。

Sandia flame D experiments compared to Fidelity CharLES results for different mesh sizes
Sandia flame D experiments compared to Fidelity CharLES results for different mesh sizes

云就绪

Millennium M1 提供两种服务模式:云端和本地部署。

云端
Millennium Cloud 由 Cadence 托管,提供堆叠式计算节点,可随根据需求扩展。可提供基于《通用装备和国际武器贸易条例》 (ITAR) 认证的环境。

本地部署
Cadence 还提供 Millennium M1 一站式解决方案,将其安装在客户 IT 基础设施的本地环境中,提供即时可用的的 CFD 超级计算力。

扩展高精度 LES 的实际应用范围

Millennium M1 使设计人员能够在广泛的应用中提高工作效率。它提供了一个模块化、可扩展的现代化 HPC 架构,预装了 Cadence Fidelity CFD 软件,提供前所未有的超高性能。

汽车

汽车的空气动力学非常重要,在很大程度上决定了电动汽车的行驶里程和内燃机 (ICE) 汽车的燃油效率/温室气体 (GHG) 排放水平。在汽车空气动力学设计中,工程师需要评估多个因素。如果仿真工具的准确度不佳,会导致设计人员忽视一些细节的改进方案,更有甚者,会致使设计偏离正确的方向。

Millennium M1 中的 Fidelity LES 求解器提供了气动预测所需的精准度,其精度可媲美风洞实验的水平,而迭代时间相当于以前采用低阶精度算法所花费时间。

High-fidelity CFD simulation of the external aerodynamics of a car with the Fidelity LES solver
High-fidelity CFD simulation of the external aerodynamics of a car with the Fidelity LES solver

航空航天

借助 Millennium M1,设计人员能够预测从低速到跨音速以及超音速等各种流动状态下复杂几何形状的空气动力学性能,捕捉因细微的几何设计改动而导致的飞行阻力变化,还可以预测商用飞机机翼大攻角下的流动失速现象。

Predicting lift and stall of a commercial aircraft
Predicting lift and stall of a commercial aircraft

旋转机械

Millennium M1 正在改变高精度CFD仿真的格局,可将 LES 仿真的迭代时间从几天缩短到几小时。一天之内即可完成多个高精度仿真任务,以前所未有的速度和准确度探索复杂的设计空间,为大型数字孪生仿真和分析提供支持。

Combustion, heat transfer, and durability of the NASA E3 aviation combustor
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