Simulazione di Fluidodinamica Computazionale (CFD)
Accelera le simulazioni CFD con NVIDIA CUDA-X, NVIDIA Blackwell e la fisica IA e crea digital twin interattivi in tempo reale con NVIDIA Omniverse.
Carichi di lavoro
Strumenti e tecniche di calcolo accelerato
Simulazione / Modellazione / Progettazione
Settori
Aerospaziale
Automobilistico/Trasporti
Produzione
energia
industriale
HPC/Calcolo scientifico
Obiettivo aziendale
Innovazione
Ritorno sull'investimento
Time-to-market più rapido
Prodotti
NVIDIA CUDA-X
NVIDIA Omniverse
NVIDIA Data Center/Cloud
GPU NVIDIA RTX
Panoramica
Accelera l'innovazione con la simulazione CFD
Gli strumenti di simulazione di fluidodinamica computazionale (CFD) offrono la capacità di valutare rapidamente le prestazioni fisiche. Ciò riduce la necessità di prototipi fisici, risparmiando tempi e costi nel processo di progettazione e sviluppo per una vasta gamma di settori e verticali.
I principali fornitori di software come, Cadence, Siemens, Synopsys, Dassault e altri stanno utilizzando le librerie NVIDIA CUDA-X™, i modelli di fisica IA, il framework CUDA-X Python e le ultime GPU NVIDIA Blackwell per accelerare i propri solutori in modo esponenziale, riducendo i tempi di simulazione da giorni a ore e consentendo simulazioni a elevata fedeltà.
Anche i professionisti di ingegneria assistita da computer (CAE) desiderano la capacità di integrare risultati in tempo reale negli ambienti dei digital twin per prendere decisioni di progettazione rapide. A differenza dei risolutori CFD tradizionali, i modelli surrogati di fisica IA offrono la possibilità di ottenere risultati in tempo reale, che possono essere successivamente convalidati dai risolutori CFD tradizionali ad alta fedeltà.
Con le API NVIDIA Omniverse™ per il rendering basato fisicamente NVIDIA RTX™, gli sviluppatori di software possono creare rendering completamente interattivi e basati fisicamente direttamente nelle proprie applicazioni CFD, offrendo a progettisti e produttori la possibilità di interagire con un digital twin a fedeltà ingegneristica completa.
Gli sviluppatori possono integrare NVIDIA Omniverse nei solutori CFD accelerati da CUDA-X e nei modelli di fisica IA utilizzando le GPU NVIDIA Blackwell per creare un digital twin in tempo reale. NVIDIA Omniverse Blueprint per la creazione di digital twin per la simulazione fluidi è una dimostrazione interattiva di come questo possa essere fatto.
Collegamenti rapidi
Implementazione tecnica
Inizia con le simulazioni CFD in tempo reale
Per iniziare a sviluppare un digital twin in tempo reale, prova NVIDIA Omniverse Blueprint per i digital twin di ingegneria assistita da computer in tempo reale.
Questo blueprint dimostra un'architettura di riferimento per i digital twin in tempo reale integrando i surrogati di fisica IA (addestrati utilizzando i dati dei solutori accelerati CUDA-X) e la visualizzazione interattiva. Il blueprint dimostra come connettere i risolutori CFD o i surrogati IA a Omniverse attraverso Universal Scene Description (OpenUSD), consentendo la visualizzazione in tempo reale dei risultati della simulazione CFD. Gli sviluppatori possono modularizzare i componenti, come ad esempio sostituire il modello PhysicsNeMo con modelli IA personalizzati, per personalizzare i flussi di lavoro su misura per casi d'uso specifici.
Architettura per il blueprint per digital twin in tempo reale
Ecco quattro funzionalità del blueprint che possono aiutare gli sviluppatori a iniziare ad addestrare e ottimizzare i modelli di fisica IA per simulazioni CFD più veloci con le tecnologie NVIDIA. Queste funzionalità possono essere utilizzate come parte del blueprint generale o singolarmente.
1. Addestra da zero od ottimizza i modelli di base
Il blueprint dimostra come utilizzare un modello IA pre-addestrato da PhysicsNeMo, un framework open source per l'addestramento e la distribuzione di modelli surrogati IA utilizzando dati di simulazione (ad esempio, campi di velocità e pressione). PhysicsNeMo supporta l'addestramento ibrido, combinando set di dati CFD con modelli di base per ridurre i tempi di addestramento. In questo particolare blueprint, utilizza il microservizio NVIDIA NIM™ per il modello DoMINO per l'aerodinamica automobilistica.
2. Crea, addestra e ottimizza modelli di fisica IA su larga scala
Gli sviluppatori possono utilizzare il framework IA NVIDIA PhysicsNeMo per integrare le equazioni differenziali parziali (PDE) governanti, ad esempio Navier-Stokes, nei modelli di machine learning come gli operatori neurali e le reti neurali a grafico (GNN). Il framework si accoppia ai risolutori CFD per generare set di dati di addestramento parametrico e applica le leggi fisiche tramite la differenziazione simbolica durante l'addestramento. Il blueprint mostra come PhysicsNeMo si integra con Omniverse per consentire loop di feedback in tempo reale per i digital twin, collegando la simulazione e il processo decisionale operativo.
3. Accelera le simulazioni con NVIDIA Blackwell
L'architettura NVIDIA Blackwell offre la potenza di calcolo necessaria per le simulazioni su miliardi di celle. Il Superchip NVIDIA GB200 Grace™ Blackwell (GB200) è dotato di NVIDIA NVLink™-C2C per la comunicazione CPU-GPU a larghezza di banda ultra elevata. Consente ai flussi di lavoro CFD di gestire in modo efficiente i complessi scambi di dati necessari per la decomposizione di domini su larga scala e gli aggiornamenti delle cellule fantasma. Ad esempio, con CUDA-X e NVIDIA Grace Blackwell, Cadence ha ottenuto una accelerazione di oltre 48 volte in una simulazione large-eddy (LES) da 10 miliardi di celle di un aeromobile completo durante il decollo e l'atterraggio. L'intera simulazione è stata eseguita su un singolo sistema NVIDIA GB200-NVL72, eseguendo il lavoro di quasi 300.000 core CPU a un costo per simulazione 7 volte inferiore.
Le GPU NVIDIA Blackwell sfruttano inoltre la Message Passing Interface (MPI) basata su CUDA® per ottimizzare la comunicazione inter-GPU, offrendo una scalabilità quasi lineare anche quando le dimensioni della simulazione aumentano notevolmente. Ciò si traduce direttamente in un impatto nel mondo reale. Con NVIDIA Blackwell, gli ingegneri possono eseguire simulazioni CFD complete e ad alta fedeltà, aprendo nuove possibilità per una rapida iterazione dei progetti, i digital twin in tempo reale e l'analisi operativa, senza compromettere l'accuratezza e l'affidabilità.
4. Integrare il flusso di lavoro completo
Gli sviluppatori possono combinare queste tecnologie in pipeline unificate, come CAD → meshing → soluzione CFD accelerata da GPU → surrogati IA → visualizzazione Omniverse. I principali ISV come Ansys, Cadence e Siemens stanno portando queste capacità ai propri clienti oggi. Questa integrazione accelera il time-to-insight, mantenendo una precisione eccellente, consentendo una rapida esplorazione dei progetti e un'analisi operativa in tempo reale, il tutto all'interno di un software di simulazione CFD.
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Notizie
FAQ
L'infrastruttura NVIDIA CUDA-X e IA accelerano le simulazioni di fluidi (CFD, fluidi basati su particelle e così via) molto più rapidamente e su larga scala scaricando le parti numericamente intensive su librerie CUDA-X ottimizzate da GPU anziché scrivere tutto da zero sulla CPU.
L'IA funge da moltiplicatore di forza per i risolutori tradizionali. Utilizzando la fisica IA, il flusso di lavoro addestra modelli surrogati IA su dati di risolutori standard di settore. Questi surrogati imitano la fisica del risolutore originale, ma eseguono ordini di grandezza più veloci. Ciò consente un'esplorazione e un'ottimizzazione massiccia dello spazio di progettazione che sarebbe proibitiva dal punto di vista computazionale con i soli risolutori tradizionali.
NVIDIA Blueprint per Digital Twin per la simulazione interattiva di fluidi è un flusso di lavoro di riferimento che consente agli sviluppatori di creare digital twin di fisica interattivi in tempo reale. Combina tre tecnologie fondamentali: librerie NVIDIA CUDA-X per solutori accelerati, framework di fisica IA (come NVIDIA PhysicsNeMo) per addestrare modelli surrogati IA e librerie NVIDIA Omniverse per la visualizzazione ad alta fedeltà e in tempo reale. Questo blueprint consente agli ingegneri di visualizzare e interagire con le simulazioni di fluidodinamica istantaneamente, anziché attendere ore o giorni per i risultati offline.
La CFD tradizionale è un processo in batch: si configura una simulazione, si attende il calcolo del risolutore (spesso per ore) e quindi si analizzano i risultati. Il blueprint NVIDIA consente l'interattività utilizzando modelli surrogati IA per prevedere i campi di flusso quasi istantaneamente. Ciò consente agli ingegneri di modificare la geometria o le condizioni di contorno in una galleria del vento virtuale e di vedere immediatamente gli effetti aerodinamici, consentendo una rapida iterazione dei progetti prima di eseguire la verifica finale con un solutore ad alta fedeltà.
Si. Il blueprint è progettato per essere un'architettura di riferimento aperta e flessibile. Supporta l'integrazione con i principali risolutori del settore di partner come Synopsys, Cadence, Siemens e Altair. Inoltre, utilizza OpenUSD (Universal Scene Description) come framework di dati standard, garantendo che i dati possano fluire facilmente tra gli strumenti CAD, i solutori CFD e l'ambiente di visualizzazione Omniverse senza conversioni di file complesse.
Le librerie NVIDIA Omniverse spostano la visualizzazione dalla post-elaborazione al tempo reale. Invece di generare immagini o video statici al termine di una simulazione, Omniverse consente di visualizzare il campo di flusso 3D in modo interattivo durante l'esecuzione della simulazione o dell'inferenza IA. Sfrutta il ray-tracing in tempo reale RTX per eseguire il rendering di immagini fisicamente accurate, come fumo, particelle o line, direttamente all'interno del digital twin, facilitando l'interpretazione di strutture di flusso complesse e la collaborazione con gli stakeholder non tecnici.