전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션

실시간 디지털 트윈 개발을 시작하려면 실시간 컴퓨터 지원 엔지니어링 디지털 트윈을 위한 NVIDIA Omniverse Blueprint를 사용해 보세요.

이 Blueprint는 AI 물리학 서로게이트(CUDA-X 가속 솔버의 데이터를 사용하여 학습됨)와 대화형 시각화를 통합하여 실시간 디지털 트윈을 위한 참조 아키텍처를 시연합니다. 이 Blueprint는 Universal Scene Description(OpenUSD)을 통해 CFD 솔버 또는 AI 서로게이트를 Omniverse에 연결하여 CFD 시뮬레이션 결과를 실시간으로 시각화하는 방법을 보여줍니다. 개발자는 PhysicsNeMo 모델을 맞춤형 AI 모델로 교체하는 등 구성 요소를 모듈화하여 특정 사용 사례에 맞게 워크플로를 조정할 수 있습니다.

다음은 개발자가 NVIDIA 기술로 더 빠른 CFD 시뮬레이션을 위해 AI 물리학 모델을 학습 및 미세 조정하기 시작하는 데 도움이 되는 청사진의 네 가지 기능입니다. 이러한 기능은 전체 Blueprint의 일부로 사용하거나 개별적으로 사용될 수 있습니다.

1. 파운데이션 모델을 처음부터 학습 또는 미세 조정하기

이 Blueprint는 시뮬레이션 데이터(예: 속도 및 압력 필드)를 사용하여 AI 대리 모델을 학습 및 배포하기 위한 오픈 소스 프레임워크인 PhysicsNeMo의 사전 학습된 AI 모델을 사용하는 방법을 보여줍니다. PhysicsNeMo는 CFD 데이터셋과 기본 모델을 결합하여 하이브리드 학습을 지원하여 학습 시간을 단축합니다. 이 특정 Blueprint에서는 자동차 공기 역학을 위한 DoMINO 모델에 NVIDIA NIM™ 마이크로서비스를 사용합니다.

2. 대규모 AI 물리학 모델을 구축, 학습 및 미세 조정하기

개발자는 NVIDIA PhysicsNeMo AI 프레임워크를 사용하여 Navier-Stokes와 같은 지배 부분미분 방정식(PDE)을 신경 연산자 및 그래프 신경망(GNN)과 같은 머신 러닝 모델에 포함시킬 수 있습니다. 이 프레임워크는 CFD 솔버와 결합하여 파라메트릭 학습 데이터셋을 생성하고 학습 중에 심볼 미분을 통해 물리적 법칙을 시행합니다. 이 Blueprint는 PhysicsNeMo가 Omniverse와 통합되어 디지털 트윈에 대한 실시간 피드백 루프를 가능하게 하여 시뮬레이션과 운영 의사결정을 연결하는 방법을 보여줍니다.

3. NVIDIA Blackwell으로 시뮬레이션 가속화

NVIDIA Blackwell 아키텍처는 10억 셀 시뮬레이션에 필요한 연산 성능을 제공합니다. NVIDIA GB200 Grace™ Blackwell 슈퍼칩(GB200)은 초고대역폭 CPU 대 GPU 통신을 위해 NVIDIA NVLink™-C2C를 갖추고 있습니다. 이를 통해 CFD 워크플로우가 대규모 도메인 분해 및 고스트 셀 업데이트에 필요한 복잡한 데이터 교환을 효율적으로 관리할 수 있습니다. 예를 들어, Cadence는 CUDA-X와 NVIDIA Grace Blackwell을 사용하여 전체 항공기의 이착륙 시 100억 셀 거대 와류 시뮬레이션(LES)에서 48배 이상의 속도 향상을 달성했습니다. 전체 시뮬레이션은 단일 NVIDIA GB200-NVL72 시스템에서 실행되었으며, 시뮬레이션당 7배 낮은 비용으로 거의 30만 개의 CPU 코어가 하는 작업을 수행했습니다.

또한 NVIDIA Blackwell GPU는 CUDA® 인식 메시지 패싱 인터페이스(MPI)를 활용하여 GPU 간 통신을 최적화하여 시뮬레이션 규모가 급격히 증가하더라도 거의 선형에 가까운 확장을 제공합니다. 이는 실제적인 영향으로 직접 이어집니다. 엔지니어는 NVIDIA Blackwell을 통해 고충실도 엔드 투 엔드 CFD 시뮬레이션을 수행하여 정확도나 신뢰성의 손상 없이 신속한 설계 반복, 실시간 디지털 트윈, 운영 분석에 대한 새로운 가능성을 열어 낼 수 있습니다.

4. 엔드 투 엔드 워크플로우 통합

개발자는 이러한 기술을 CAD → 메싱 → GPU 가속 CFD 솔루션 → AI 대리 모델 → Omniverse 시각화와 같은 통합 파이프라인으로 결합할 수 있습니다. Ansys, Cadence 및 Siemens와 같은 주요 ISV들은 오늘 고객에게 이러한 기능을 제공하고 있습니다. 이러한 통합은 골드 표준 정확도를 유지하면서 인사이트 도출 시간을 단축하여 신속한 설계 탐색과 실시간 운영 분석을 모두 CFD 시뮬레이션 소프트웨어 내에서 수행할 수 있습니다.

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