Ziel
Das GAC R&D Center hat NVIDIA GPUs auf seiner Hybrid-Cloud-Plattform eingesetzt, um einen Rekord-Luftwiderstandskoeffizienten für ein neues Konzeptfahrzeug zu erreichen.
Kunde
Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. (GAC-Gruppe)
Partner
Altair ultraFluidX
Anwendungsfall
Computational Fluid Dynamics (CFD)-Simulation
Technik
NVIDIA V100 SXM2 GPUs
Erreichen einer globalen Wettbewerbsfähigkeit
Das 2006 gegründete GAC R&D Center (GAC RDC) ist eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. (GAC). Es ist die Abteilung für Technologie-Management und das F&E-Systemzentrum der GAC Group für die Entwicklung neuer Produkte für ihre beiden Marken, GAC Trumpchi und GAC NE, sowie neue Technologie-Roadmaps und wichtige F&E-Implementierungen.
Um eine weltweit wettbewerbsfähige Marke aufzubauen und die technischen Fähigkeiten und zukunftssicheren Designfähigkeiten des Unternehmens zu demonstrieren, schlug GAC bei Auto Guangzhou ein neues Konzeptfahrzeug vor, das für die Forschungs- und Entwicklungsarbeit dieser Vision verantwortlich ist, und setzte sich ein wichtiges Ziel: einen neuen Rekord für den niedrigsten Luftwiderstandskoeffizienten.
Erkundung effizienter und präziser CFD-Simulationstechniken für die Designoptimierung
Die meisten Designs erforderten eine Auswertung und Optimierung durch Computational Fluid Dynamics (CFD)-Simulation. Eine zentrale Herausforderung bestand darin, zu entscheiden, welche CFD-Simulationstechnik zur Verbesserung der Simulationsgenauigkeit und -effizienz verwendet werden sollte.
Herkömmliche CFD-Ansätze wurden verwendet, um Beschleunigung und Effizienz mit dem Message Passing Interface (MPI)-Mechanismus für Multi-Core-CPU, Multi-Thread-Parallel-Computing und High-Performance-Computing (HPC)-Ressourcenplanung zu ermöglichen. Dies stellte nicht nur eine anspruchsvolle Anforderung an CPU-Kerne in den HPC-Clustern dar, sondern stellte auch Herausforderungen wie hohen Energieverbrauch und hohe Wartungskosten für die Verwendung der Cluster dar.
CFD-Software, die auf herkömmlichen Ansätzen basiert, erfordert oft eine höhere Gitterqualität, komplexe Vorverarbeitung und hohe Investitionen in manuelle Prozesse, was zu einer schwierigen autonomen Implementierung führt. Um hochpräzise Simulationsergebnisse zu erhalten, sind oft größere Gitter und transiente Simulationen erforderlich, was unausweichlich zu einer starken Erhöhung des Energieverbrauchs durch Computing-Ressourcen führt.
Bild mit freundlicher Genehmigung des GAC R&D Center
- Das GAC R&D Center ist die Technologie-Management-Abteilung und das F&E-Zentrum der Guangzhou Automobile Group.
- Das GAC R&D Center schuf eine transiente Simulation des Automobil-Abflussfeldes, die zu einem neuen Rekord für den niedrigsten Luftwiderstandskoeffizienten führte.
Bild mit freundlicher Genehmigung des GAC R&D Center
GAC RDC erreicht mit GPU-gestützter HPC-Plattform Rekord-Luftwiderstandskoeffizienten
Um die Projektanforderungen für F&E zu erfüllen, hat GAC RDC NVIDIA V100 SXM2 Tensor Core GPUs auf seiner heterogenen Hybrid-Cloud-Plattform für Hochleistungsrechnen eingesetzt, die jeweils 5.120 CUDA® Kerne aufweisen. Mit einer doppelten Gleitkomma-Rechenkapazitätsgenauigkeit von 7,8 teraFLOPS (TFLOPS) verbesserte sich die parallele GPU-Recheneffizienz im Vergleich zu CPUs im gleichen Modell bei gleicher Simulationsgenauigkeit drastisch. Ein einzelnes Projekt hat etwa 120 Millionen CFD-Gitter (Partikel), und die Simulationsberechnung dauert etwa 10 Stunden.
Das Aerodynamik-Team von GAC RDC übernahm die Altair ultraFluidX-CFD-Software auf der Grundlage der GPU-Doppelpräzisions-Rechentechnik mit NVIDIA V100-Rechenressourcen. In weniger als sechs Monaten führte das Team über 200 transiente CFD-Simulationen des Fahrzeugabflussfeldes durch, was zu mehreren brauchbaren Lösungen führte. Der Simulationswert des Luftwiderstandskoeffizienten im Demo-Zustand betrug 0,147 und der Testwert betrug 0,146 (gemäß Shanghai Automotive Wind Tunnel Center der Tongji University), was einen neuen Rekord beim niedrigsten Luftwiderstandskoeffizienten mit beeindruckenden Ergebnissen gegenüber dem vorherigen Rekord von 0,19 aufstellte. Im Vergleich zu der transienten CFD-Simulation auf der Grundlage konventioneller Ansätze wurde der manuelle Aufwand für die Modellierung um fast 60 Prozent reduziert und die gesamte Simulationszeit um etwa 70 Prozent verkürzt.
Basierend auf der Hybrid-Cloud-Plattform für heterogenes HPC-Computing hat GAC RDC ein agiles System für die Fahrzeug-Aerodynamikentwicklung geschaffen, das holografische CDF-Simulation mit Windkanaltests kombiniert und effektiv die Entwicklungseffizienz und -genauigkeit verbessert. Dieses System hilft, die Führung des Unternehmens bei chinesischen OEMs in der umfassenden kollaborativen CFD-Simulation zu wahren und besonders niedrige Fahrzeug-Widerstandskoeffizienten zu erzielen. Der Luftwiderstandskoeffizient des kürzlich eingeführten GAC Trumpchi GS4 Coupe beträgt nur 0,295, das ist viel niedriger als der von vergleichbaren Modellen in diesem Fahrzeugsegment.
Bild mit freundlicher Genehmigung des GAC R&D Center
GAC RDC hat auf der Hybrid-Cloud-Plattform für heterogenes HPC-Computing ein agiles System für die Entwicklung von Fahrzeugaerodynamik entwickelt, das holografische CFD-Simulation mit Windkanaltests kombiniert und die Effizienz und Genauigkeit der Entwicklung effektiv verbessert. Dieses System trägt dazu bei, seine Führungsposition bei den inländischen OEMs bei einer groß angelegten kollaborativen CFD-Simulation und bei extrem niedrigem Widerstandskoeffizienten zu sichern. Der Widerstandskoeffizient des kürzlich eingeführten GAC Trumpchi GS4 Coupe beispielsweise beträgt nur 0,295 und ist damit weit niedriger als bei Vergleichsmodellen in seinem Fahrzeugsegment.
Warum NVIDIA
- Beschleunigung der Entwicklung von Fahrzeugaerodynamik mit geringeren Modellierungs-Inputs und kürzeren Simulationszeiten
- Automatisierung von hochpräzisen, transienten CFD-Simulationen mit GPU-Parallel-Computing
- Reduzieren Sie den hohen Energieverbrauch und die Wartungskosten bei der Verwendung von Multi-Core-CPUs
Simulationsgetriebene Konstruktion für niedrigen Luftwiderstandskoeffizienten in batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen
Mit den strengen nationalen Vorschriften zum Kraftstoffverbrauch und höheren Anforderungen an die Reichweite von batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen (BEV) wird die Entwicklung der Fahrzeugaerodynamik wichtiger denn je. Da der Windwiderstand einen großen Teil des Fahrwiderstands bei hohen Geschwindigkeiten ausmacht, ist die Reduzierung des Luftwiderstandskoeffizienten eine der wichtigsten Strategien für OEMs, um den Energieverbrauch und die Emissionen zu reduzieren. Aufgrund der sehr hohen Kosten für Windkanaltests und des allgemeinen Mangels an eigenen Windkanal-Testkammern im großen Maßstab durch inländische OEMs wird die kosteneffiziente, integrierte CFD-Simulationslösung eine entscheidende Rolle bei der Konstruktion von simulationsgesteuerten Modellen spielen, die einen extrem niedrigen Luftwiderstandskoeffizienten aufweisen.