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CFD-Simulation mit Exascale-Supercomputer Schnelle Design-Iterationen bei Baker Hughes

Verantwortliche:r Redakteur:in: Andreas Müller 3 min Lesedauer

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ANSYS, Inc.
CADFEM Germany GmbH
ITWH Inst.f.technisch- wissensch. Hydrologie GmbH
DREICAD GmbH

Ansys Fluent Solver auf Basis von AMD Instinct GPUs reduzieren die Rechenzeit um 96 Prozent und eröffnen neue Möglichkeiten für die hochgenaue CFD-Simulation

Wirbelstrukturen in der Luftströmung um die Schaufel einer Axialturbine verbessern Leistung und Wirkungsgrad.(Bild: Ansys)
Wirbelstrukturen in der Luftströmung um die Schaufel einer Axialturbine verbessern Leistung und Wirkungsgrad.
(Bild: Ansys)

Ansys gibt die Ergebnisse der größten kommerziellen Fluent-CFD-Simulation bekannt, die jemals auf AMD Instinct MI250X-Grafikprozessoren durchgeführt wurde. Indem Ansys und das Energieunternehmen Baker Hughes die Leistung des von AMD Epyc CPUs und Instinct GPUs angetriebenen Exascale-Supercomputers Frontier nutzen und Fluent auf 1‘024 GPUs skalierten, erhielten sie einen beispiellosen Einblick in die aerothermale Physik bei hohen Betriebsdrücken. Die Simulation von Ansys ermöglicht es Kunden durch die Kombination von physikalischen und virtuellen Tests ihre Entwicklungszyklen zu verkürzen und die Entwicklungskosten zu optimieren.

Zeit zwischen Design und Markteinführung verkürzt sich

Die herkömmliche CFD-Simulation ist mit langen Entwicklungszyklen und hohen Kosten für die Validierung von Designs unter extremen Bedingungen verbunden. Exascale-Supercomputersysteme erhöhen die Rechenleistung und ermöglichen schnelle Iterationen, wodurch die Zeit zwischen Design und Markteinführung für alle Anwendungen verkürzt wird. Die Kombination von fortschrittlicher Hardware und führender Multiphysik-Simulationssoftware ist entscheidend für die Optimierung der Entwicklung von Turbinenmotoren, Stromerzeugung, mechanischen Antrieben und vielen weiteren Anwendungen.

Baker Hughes nutzt Ansys Fluent, um die Konstruktion seiner Gasturbinen der nächsten Generation und anderer Turbomaschinen zu unterstützen, und so die Effizienz der Energieumwandlung zu optimieren und letztendlich die CO2-Bilanz zu verbessern. Mit Hilfe des Exascale-Supercomputers Frontier, der am Oak Ridge National Laboratory des US-Energieministeriums betrieben wird, haben Baker Hughes und Ansys eine Axialturbinen-Stator-Simulation mit 2,2 Milliarden Zellen durchgeführt, um kritische Strömungs- und Turbulenzstrukturen in der Entwicklungsphase zu identifizieren.

Präzisere Vorhersagen ermöglichen nachhaltigere Technologien und Produkte

Im Vergleich zu Methoden, die mehr als 3‘700 CPU-Kerne verwenden, konnten Baker Hughes und Ansys die Gesamtsimulationszeit von 38,5 Stunden auf nur 1,5 Stunden reduzieren, indem sie 1‘024 AMD Instinct MI250X-Grafikprozessoren einsetzten. Diese rekordverdächtige Skalierung ermöglicht schnellere Design-Iterationen und präzisere Vorhersagen, die zu nachhaltigeren Technologien und Produkten führen können.

info: CFD-Simulation bei baker hughes

  • Baker Hughes hat eine Axialturbinensimulation mit 2,2 Milliarden Zellen mithilfe der Strömungssimulationssoftware Ansys Fluent und 1‘024 AMD Instinct MI250X Grafikprozessoren (GPUs) auf dem weltweit ersten Exascale-Supercomputer am Oak Ridge National Laboratory durchgeführt.

  • Der Einsatz von GPUs auf Exascale-Supercomputersystemen beschleunigt Berechnungen und ermöglicht damit schnelle Iterationen, die die Zeit von der Entwicklung bis zur Markteinführung verkürzen.

  • Diese Zusammenarbeit stellt einen Durchbruch in der numerischen Strömungssimulation (CFD) dar. Sie ermöglicht die Entwicklung von Hochleistungsmaschinen in einer virtuellen Umgebung mit bisher unerreichter Genauigkeit und Geschwindigkeit. 

Leistungsfähige CFD-Simulation auch für kleinere und mittlere Unternehmen

Die Fortschritte beim Fluent GPU-Solver bieten auch kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), die mit kleineren GPU-Systemen arbeiten, erhebliche Vorteile. Dank der verbesserten Recheneffizienz und Skalierbarkeit des Solvers können KMUs High-Fidelity-Simulationen durchführen, ohne auf Exascale-Ressourcen zurückgreifen zu müssen.

„Die Zusammenarbeit zeigt, wie modernes Supercomputing einige der schwierigsten technischen Herausforderungen lösen kann und Durchbrüche in den Bereichen Effizienz, Nachhaltigkeit und Innovation ermöglicht - durch die Skalierung von High-Fidelity-CFD-Simulationssoftware auf ein bisher unerreichtes Niveau mit der Leistung von AMD Instinct GPUs“, sagte Brad McCredie, Senior Vice President, Data Center Engineering, AMD.

Robuste Infrastruktur für komplexe CF

„Ansys arbeitet mit erstklassigen Hardware-Partnern wie AMD zusammen, um eine robuste Infrastruktur bereitzustellen, die es unseren Kunden ermöglicht, komplexe Simulationen mit minimalen Einschränkungen durchzuführen“, sagte Shane Emswiler, Senior Vice President of Products bei Ansys.

"Unsere fortschrittlichen GPU-Solver können die Simulationsgeschwindigkeit erhöhen, ermöglichen sehr realitätsnahe Simulationen und verbessern die Skalierbarkeit, so dass unsere Kunden bessere Produkte in wesentlich kürzerer Zeit entwickeln können.“

Weitere Informationen:
https://www.ansys.com/
https://www.bakerhughes.com/

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