Simulação de Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD)
Acelere suas simulações de CFD com o NVIDIA CUDA-X, o NVIDIA Blackwell e a física de IA, e crie gêmeos digitais interativos em tempo real com o NVIDIA Omniverse.
Cargas de Trabalho
Ferramentas e Técnicas de Computação
Aceleradas simulação/Modelagem/Design
Setores
Aeroespacial
Automotivo/Transporte
Manufatura
Industrial
Energia
HPC/Computação Científica
Objetivo do Negócio
Inovação
Retorno sobre o Investimento
Redução do Tempo de Lançamento no Mercado
Produtos
NVIDIA CUDA-X
NVIDIA Omniverse
NVIDIA Data Center/Cloud
GPUs NVIDIA RTX
Visão Geral
Acelere a Inovação com Simulação de CFD
As ferramentas de simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD) oferecem a capacidade de avaliar rapidamente o desempenho físico. Isso reduz a necessidade de protótipos físicos, economizando tempo e custo no processo de design e desenvolvimento para uma ampla variedade de setores e verticais.
Os principais provedores de software, como Cadence, Siemens, Synopsys, Dassault e outros estão usando as bibliotecas NVIDIA CUDA-X™, modelos de IA para física, o framework CUDA-X Python e as GPUs NVIDIA Blackwell mais recentes para acelerar seus solvers múltiplas vezes, reduzindo os tempos de simulação de dias para horas e viabilizando simulações de maior fidelidade.
Os profissionais de engenharia assistida por computação (CAE) também querem a capacidade de integrar resultados em tempo real em ambientes de gêmeo digital para tomar decisões rápidas de design. Ao contrário dos solvers de CFD tradicionais, os modelos substitutos de IA física oferecem a chance de obter resultados em tempo real, que podem ser validados posteriormente por solvers de CFD tradicionais de alta fidelidade.
Com as APIs do NVIDIA Omniverse™ para renderização baseada em física em NVIDIA RTX™ , os desenvolvedores de software podem criar renderizações totalmente interativas e baseadas em física diretamente em suas aplicações de CFD, oferecendo aos designers e fabricantes a capacidade de interagir com um gêmeo digital com fidelidade de engenharia total.
Os desenvolvedores podem integrar o NVIDIA Omniverse em solvers de CFD acelerados pela CUDA-X e modelos físicos de IA usando as GPUs NVIDIA Blackwell para criar um gêmeo digital em tempo real. O NVIDIA Omniverse Blueprint para criação de gêmeo digital para simulação de fluidos é uma demonstração interativa de como isso pode ser feito.
Links rápidos
Implementação técnica
Introdução às Simulações de CFD em Tempo Real
Para começar a desenvolver um gêmeo digital em tempo real, experimente o NVIDIA Omniverse Blueprint para gêmeos digitais de engenharia assistida por computador em tempo real.
Este blueprint demonstra uma arquitetura de referência para gêmeos digitais em tempo real, integrando substitutos de física de IA (treinados com dados dos solvers acelerados CUDA-X) e visualização interativa. O blueprint demonstra como conectar os solvers de CFD ou substitutos de IA ao Omniverse por meio do Universal Scene Description (OpenUSD), permitindo a visualização em tempo real dos resultados da simulação de CFD. Os desenvolvedores podem modularizar componentes, como trocar o modelo PhysicsNeMo por modelos de IA personalizados, para adaptar os workflows a casos de uso específicos.
Arquitetura para o Blueprint de gêmeos digitais em tempo real.
Aqui estão quatro recursos do blueprint que podem ajudar os desenvolvedores a começar a treinar e ajustar modelos físicos de IA para simulações de CFD mais rápidas com as tecnologias da NVIDIA. Esses recursos podem ser usados como parte do blueprint geral ou individualmente.
1. Treine a Partir do Zero ou Ajuste os Modelos Fundacionais
O blueprint demonstra como usar um modelo de IA pré-treinado do PhysicsNeMo, um framework de código aberto para treinar e implantar modelos substitutos de IA usando dados de simulação (por exemplo, campos de velocidade e pressão). O PhysicsNeMo é compatível com treinamento híbrido, combinando conjuntos de dados de CFD com modelos fundamentais para reduzir o tempo de treinamento. Neste blueprint em particular, ele usa o microsserviço NVIDIA NIM™ para o modelo DoMINO para aerodinâmica automotiva.
2. Crie, Treine e Ajuste Modelos de Física de IA em Escala
Os desenvolvedores podem usar o framework de IA NVIDIA PhysicsNeMo para incorporar equações diferenciais parciais (PDEs), por exemplo, Navier-Stokes, em modelos de machine learning, como operadores neurais e redes neurais gráficas (GNNs). O framework acopla com solvers de CFD para gerar conjuntos de dados de treinamento paramétricos e aplica leis físicas por meio de diferenciação simbólica durante o treinamento. O blueprint mostra como o PhysicsNeMo se integra ao Omniverse para permitir loops de feedback em tempo real para gêmeos digitais, unindo a simulação e a tomada de decisões operacionais.
3. Acelere Simulações com o NVIDIA Blackwell
A arquitetura NVIDIA Blackwell oferece a potência computacional necessária para simulações de bilhões de células. O Superchip NVIDIA GB200 Grace™ Blackwell (GB200) conta com o NVIDIA NVLink™-C2C para comunicação entre CPU e GPU com largura de banda ultra-alta. Ele permite que os workflows de CFD gerenciem com eficiência as trocas de dados complexas necessárias para a decomposição de domínio em larga escala e atualizações de células fantasma. Por exemplo, com o CUDA-X e a NVIDIA Grace Blackwell, a Cadence atingiu uma aceleração de mais de 48 vezes em uma simulação de grande porte (LES) de 10 bilhões de células de uma aeronave completa durante a decolagem e o pouso. Toda a simulação foi executada em um único sistema NVIDIA GB200-NVL72, fazendo o trabalho de quase 300.000 núcleos de CPU a um custo 7 vezes menor por simulação.
As GPUs NVIDIA Blackwell também aproveitam o Message Passing Interface (MPI) com reconhecimento da CUDA® para otimizar a comunicação entre as GPUs, oferecendo escalabilidade quase linear, mesmo com o crescimento dos tamanhos da simulação. Isso se traduz diretamente em impacto no mundo real. Com o NVIDIA Blackwell, os engenheiros podem executar simulações de CFD de ponta a ponta de alta fidelidade, desbloqueando novas possibilidades para iteração rápida de design, gêmeos digitais em tempo real e análises operacionais, sem comprometer a precisão ou a confiabilidade.
4. Integre o Workflow de Ponta a Ponta
Os desenvolvedores podem combinar essas tecnologias em pipelines unificados, como CAD → malha → solução de CFD acelerada por GPU → modelo substituto de IA → visualização do Omniverse. Os principais ISVs, como Ansys, Cadence e Siemens, estão trazendo esses recursos para seus clientes hoje. Essa integração acelera o tempo de obtenção de informações, mantendo a precisão padrão-ouro, permitindo a exploração rápida do design e análises operacionais em tempo real, tudo em um software de simulação de CFD.
Links rápidos
Ecossistema de Parceiros
Introdução com Nossos Parceiros
O ecossistema robusto de desenvolvedores e fornecedores de software da NVIDIA está integrando tecnologias de simulação de CFD em seus portfólios de software, soluções e serviços.
Comece Agora
Crie um Gêmeo Digital para Simulação Interativa de Fluidos
Descubra um framework de aplicação de referência que acelera os workflows para provedores de software de CAE.
Notícias
Perguntas Frequentes
O NVIDIA CUDA-X e a infraestrutura de IA aceleram simulações de fluidos (CFD, fluidos baseados em partículas, etc.) de forma muito mais rápida e em maior escala, transferindo as partes numericamente exigentes para bibliotecas CUDA-X otimizadas para GPU, em vez de implementar tudo do zero na CPU.
A IA serve como multiplicador de força para solvers tradicionais. Ao usar a IA para física, o workflow treina modelos substitutos de IA usando dados de solvers padrão do setor. Esses substitutos imitam a física do solver original, mas são executados a velocidades múltiplas vezes maiores. Isso permite explorar e otimizar o espaço do projeto em grande escala, algo que seria computacionalmente proibitivo usando exclusivamente solvers tradicionais.
O NVIDIA Blueprint para Gêmeo Digital para Simulação Interativa de Fluidos é um workflow de referência que permite que os desenvolvedores criem gêmeos digitais de física interativos em tempo real. Ele combina três tecnologias fundamentais: bibliotecas NVIDIA CUDA-X para solvers acelerados; frameworks de IA para física (como o NVIDIA PhysicsNeMo) para treinamento de modelos substitutos de IA; e bibliotecas NVIDIA Omniverse para visualização em tempo real e de alta fidelidade. Esse blueprint permite que os engenheiros visualizem e interajam com simulações de dinâmica de fluidos instantaneamente, em vez de esperar horas ou dias por resultados off-line.
O CFD tradicional é um processo em lote — você configura uma simulação, aguarda o cálculo do solver (geralmente por horas) e, por fim, analisa os resultados. O blueprint da NVIDIA permite interatividade usando modelos substitutos de IA para prever campos de fluxo quase instantaneamente. Isso permite que os engenheiros modifiquem a geometria ou as condições de contorno em um túnel de vento virtual e vejam imediatamente os efeitos aerodinâmicos, possibilitando rápidas iterações de projeto antes de executar a verificação final com um solver de alta fidelidade.
Sim. O blueprint foi projetado para ser uma arquitetura de referência aberta e flexível. Ele oferece suporte à integração com os principais solvers do setor de parceiros como Synopsys, Cadence, Siemens e Altair. Além disso, usa o OpenUSD (Universal Scene Description) como framework de dados padrão, garantindo que os dados possam transitar de maneira contínua entre suas ferramentas de CAD, solvers de CFD e o ambiente de visualização do Omniverse, sem conversões de arquivos complexas.
As bibliotecas do NVIDIA Omniverse levam a visualização do pós-processamento para o tempo real. Em vez de gerar imagens estáticas ou vídeos após a conclusão de uma simulação, o Omniverse permite visualizar o campo de fluxo 3D de forma interativa enquanto a simulação ou a inferência de IA está em execução. Ele aproveita o ray tracing RTX em tempo real para renderizar visuais fisicamente precisos — como fumaça, partículas ou linhas de corrente — diretamente no gêmeo digital, facilitando a interpretação de estruturas de fluxo complexas e a colaboração com partes interessadas sem formação técnica.