Simulación de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD)
Acelere sus simulaciones de CFD con NVIDIA CUDA-X, NVIDIA Blackwell y física de IA, y desarrolle gemelos digitales interactivos en tiempo real con NVIDIA Omniverse.
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Descripción General
Acelere la Innovación con Simulación de CFD
Las herramientas de simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD) ofrecen la capacidad de evaluar rápidamente el desempeño físico. Esto reduce la necesidad de prototipos físicos, lo que ahorra tiempo y costos en el proceso de diseño y desarrollo para una amplia gama de industrias y mercados verticales.
Los principales proveedores de software, como Cadence, Siemens, Synopsys, Dassault y otros están usando bibliotecas NVIDIA CUDA-X, modelos de física de IA, el framework CUDA-X Python y las últimas GPU NVIDIA Blackwell para acelerar sus solucionadores en órdenes de magnitud, lo que reduce los tiempos de simulación de días a horas y permite simulaciones de mayor fidelidad.
Los profesionales de la ingeniería asistida por computadora (CAE) también quieren poder integrar resultados en tiempo real en entornos de gemelos digitales para tomar decisiones de diseño rápidas. A diferencia de los solucionadores de CFD tradicionales, los modelos sustitutos de física de IA ofrecen la oportunidad de obtener resultados en tiempo real, que luego pueden validarse con solucionadores de CFD tradicionales de alta fidelidad.
Con las API de NVIDIA Omniverse para la renderización NVIDIA RTX basada en la física, los desarrolladores de software pueden crear una renderización completamente interactiva y basada en la física directamente en sus aplicaciones CFD, dando a los diseñadores y fabricantes la capacidad de interactuar con un gemelo digital de alta fidelidad de ingeniería.
Los desarrolladores pueden integrar NVIDIA Omniverse en solucionadores de CFD acelerados por CUDA-X y modelos de física de IA mediante las GPU NVIDIA Blackwell para desarrollar un gemelo digital en tiempo real. El Blueprint de NVIDIA Omniverse para desarrollar gemelos digitales para la simulación de fluidos es una demostración interactiva de cómo se puede hacer esto.
Enlaces Rápidos
Implementación Técnica
Introducción a las Simulaciones de CFD en Tiempo Real
Para comenzar a desarrollar un gemelo digital en tiempo real, pruebe NVIDIA Omniverse Blueprint para gemelos digitales de ingeniería asistida por computadora en tiempo real.
Este blueprint demuestra una arquitectura de referencia para gemelos digitales en tiempo real al integrar sustitutos de la física de IA (entrenados con datos de solucionadores acelerados CUDA-X) y visualización interactiva. El blueprint demuestra cómo conectar solucionadores de CFD o sustitutos de IA a Omniverse a través de Universal Scene Description (OpenUSD), lo que permite la visualización de los resultados de la simulación de CFD en tiempo real. Los desarrolladores pueden modularizar componentes, como el intercambio del modelo PhysicsNeMo por modelos de IA personalizados, para adaptar los flujos de trabajo a casos de uso específicos.
Arquitectura para el blueprint de gemelos digitales en tiempo real.
Estas son cuatro características del blueprint que pueden ayudar a los desarrolladores a comenzar a entrenar y ajustar modelos de física de IA para lograr simulaciones de CFD más rápidas con las tecnologías de NVIDIA. Estas funciones se pueden usar como parte del blueprint general o de forma individual.
1. Entrene Desde Cero o Ajuste Modelos Fundacionales
El blueprint demuestra cómo usar un modelo de IA preentrenado de PhysicsNeMo, un framework de código abierto para entrenar e implementar modelos sustitutos de IA mediante datos de simulación (por ejemplo, campos de velocidad y presión). PhysicsNeMo admite entrenamiento híbrido y combina conjuntos de datos de CFD con modelos fundacionales para reducir el tiempo de entrenamiento. En este blueprint en particular, usa el microservicio NVIDIA NIM™ para el modelo DoMINO para aerodinámica automotriz.
2. Desarrolle, Entrene y Ajuste Modelos de Física de IA a Escala
Los desarrolladores pueden usar el framework de IA NVIDIA PhysicsNeMo para integrar ecuaciones diferenciales parciales (PDE) dominantes (por ejemplo, Navier-Stokes) en modelos de aprendizaje automático como operadores neuronales y redes neuronales de gráficos (GNN). El framework se acopla con solucionadores de CFD para generar conjuntos de datos de entrenamiento paramétrico y hace cumplir leyes físicas a través de la diferenciación simbólica durante el entrenamiento. El blueprint muestra cómo PhysicsNeMo se integra con Omniverse para habilitar bucles de retroalimentación en tiempo real para gemelos digitales, lo que une la simulación y la toma de decisiones operativas.
3. Acelerar las Simulaciones con NVIDIA Blackwell
La arquitectura NVIDIA Blackwell ofrece la potencia computacional necesaria para simulaciones de mil millones de celdas. El Superchip NVIDIA GB200 Grace Blackwell (GB200) cuenta con NVIDIA NVLink-C2C para la comunicación de CPU a GPU de ancho de banda ultra alto. Habilita workflows de CFD para administrar de manera eficiente los intercambios de datos complejos necesarios para la descomposición de dominios a gran escala y las actualizaciones de celdas fantasma. Por ejemplo, con CUDA-X y NVIDIA Grace Blackwell, Cadence multiplicó la velocidad más de 48 veces en una simulación de grandes remolinos (LES) de 10 mil millones de celdas durante el despegue y el aterrizaje completo de una aeronave. Toda la simulación se ejecutó en un solo sistema NVIDIA GB200-NVL72, que realiza el trabajo de casi 300,000 núcleos de CPU a un costo 7 veces menor por simulación.
Las GPU NVIDIA Blackwell también aprovechan la interfaz de paso de mensajes (MPI) que reconoce CUDA® para optimizar la comunicación entre las GPU, lo que ofrece una escalabilidad casi lineal incluso cuando el tamaño de la simulación crece drásticamente. Esto se traduce directamente en un impacto en el mundo real. Con NVIDIA Blackwell, los ingenieros pueden realizar simulaciones de CFD integrales de alta fidelidad, lo que abre nuevas posibilidades para la iteración rápida de diseños, gemelos digitales en tiempo real y análisis operativo, sin comprometer la exactitud ni la confiabilidad.
4. Integre el Workflow de Extremo a Extremo
Los desarrolladores pueden combinar estas tecnologías en pipelines unificados, como CAD → mallado → solución de CFD acelerada por GPU → sustituto de IA → visualización de Omniverse. Algunos ISV líderes como Ansys, Cadence y Siemens están llevando estas capacidades a sus clientes en la actualidad. Esta integración acelera el tiempo de obtención de información y, al mismo tiempo, mantiene una precisión de primer nivel, permite una exploración rápida de diseños y un análisis operativo en tiempo real, todo dentro de un software de simulación CFD.
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Ecosistema de Socios
Introducción a Nuestros Socios
El sólido ecosistema de desarrolladores y proveedores de software de NVIDIA está integrando tecnologías de simulación CFD en sus carteras de software, soluciones y servicios.
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Desarrolle un Gemelo Digital para la Simulación de Fluidos Interactiva
Descubra un framework de aplicaciones de referencia que acelera los workflows para proveedores de software de CAE.
Noticias
Preguntas Frecuentes
NVIDIA CUDA-X y la infraestructura de IA aceleran las simulaciones de fluidos (CFD, fluidos basados en partículas, etc.) mucho más rápido y a mayor escala al descargar las piezas numéricamente intensivas a bibliotecas CUDA-X optimizadas por GPU, en lugar de escribir todo desde cero en la CPU.
La IA sirve como multiplicador de fuerzas para los solucionadores tradicionales. Al usar la física de la IA, el workflow entrena modelos de IA sustitutos con datos de solucionadores estándar de la industria. Estos sustitutos imitan la física del solucionador original, pero se ejecutan órdenes de magnitud más rápido. Esto permite la exploración y la optimización masivas del espacio de diseño que serían prohibitivas desde el punto de vista computacional solo con los solucionadores tradicionales.
El Blueprint de NVIDIA para Gemelos Digitales para la Simulación de Fluidos Interactiva es un workflow de referencia que permite a los desarrolladores crear gemelos digitales de física interactivos en tiempo real. Combina tres tecnologías centrales: las bibliotecas NVIDIA CUDA-X para solucionadores acelerados, los frameworks de física de IA (como NVIDIA PhysicsNeMo) para entrenar modelos sustitutos de IA y las bibliotecas NVIDIA Omniverse para la visualización en tiempo real y de alta fidelidad. Este blueprint permite a los ingenieros visualizar e interactuar con simulaciones de dinámica de fluidos al instante, en lugar de esperar horas o días para obtener resultados sin conexión.
La CFD tradicional es un proceso por lotes: se configura una simulación, se espera a que el solucionador compute (a menudo durante horas) y, luego, se analizan los resultados. El blueprint de NVIDIA permite la interactividad mediante el uso de modelos sustitutos de IA para predecir campos de flujo casi al instante. Esto permite a los ingenieros modificar la geometría o las condiciones de límite en un túnel de viento virtual y ver los efectos aerodinámicos de inmediato, lo que permite una iteración rápida de diseños antes de ejecutar la verificación final con un solucionador de alta fidelidad.
Sí. El blueprint está diseñado para ser una arquitectura de referencia abierta y flexible. Admite la integración con solucionadores líderes de la industria de socios como Synopsys, Cadence, Siemens y Altair. Además, usa OpenUSD (Universal Scene Description) como framework de datos estándar, lo que garantiza que los datos puedan fluir sin problemas entre sus herramientas CAD, los solucionadores de CFD y el entorno de visualización Omniverse sin conversiones de archivos complejas.
Las bibliotecas NVIDIA Omniverse mueven la visualización del posprocesamiento al tiempo real. En lugar de generar imágenes o videos estáticos al finalizar una simulación, Omniverse le permite ver el campo de flujo 3D de forma interactiva mientras se ejecuta la simulación o la inferencia de IA. Aprovecha el Ray tracing RTX en tiempo real para renderizar imágenes físicamente precisas (por ejemplo de humo, partículas o líneas de corriente) directamente dentro del Gemelo Digital, lo que facilita la interpretación de estructuras de flujo complejas y la colaboración con partes interesadas no técnicas.