Automotivo

Melhorando a Aerodinâmica dos Veículos com GPUs NVIDIA

Objetivo

O Centro de P&D da GAC implantou GPUs NVIDIA em sua plataforma de nuvem híbrida para alcançar coeficiente de arrasto baixo recorde em um novo design de carro-conceito.

Cliente

Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. (GAC Group)

Parceiro

Altair ultraFluidX

Caso de Uso

Simulação de Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD)

Tecnologia

GPUs NVIDIA V100 SXM2

Alcançando a Competitividade Global

O Centro de P&D da GAC (GAC RDC), fundado em 2006, é uma subsidiária integral da Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. É o departamento de gerenciamento de tecnologia e centro de sistema de P&D do Grupo GAC para o desenvolvimento de novos produtos para suas duas marcas, GAC Trumpchi e GAC NE, bem como novos roteiros de tecnologia e principais implementações de P&D.

Para construir uma marca globalmente competitiva e demonstrar suas capacidades tecnológicas e capacidade de design à prova de futuro, a GAC propôs um novo carro-conceito na Auto Guangzhou, responsável pelo trabalho de P&D desta proposta, e estabeleceu um objetivo importante de criar um novo recorde de menor resistência aerodinâmica. coeficiente.

Explorando Tecnologias de Simulação CFD Eficientes e Precisas para Otimização de Projetos

A maioria dos projetos exigiu avaliação e otimização por meio de simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD). Um desafio importante foi decidir qual tecnologia de simulação CFD usar para melhorar a precisão e eficiência geral da simulação.

Abordagens convencionais de CFD foram usadas para permitir aceleração e eficiência com o mecanismo Message Passing Interface (MPI) para CPU multi-core, computação paralela multithread e agendamento de recursos de computação de alto desempenho (HPC). Isso não apenas criou um requisito exigente para núcleos de CPU nos clusters HPC; também apresentou desafios como alto consumo de energia e alto custo de manutenção para utilização dos clusters.

O software CFD baseado em abordagens convencionais exige frequentemente maior qualidade de rede, pré-processamento complexo e investimento pesado em processos manuais, o que leva a uma difícil implementação autónoma. Para obter resultados de simulação de alta precisão, muitas vezes são necessárias grades em maior escala e simulação transitória, o que inevitavelmente leva a um aumento acentuado no consumo de recursos computacionais.

Imagem cortesia do Centro de P&D do GAC

  • O Centro de P&D da GAC é o departamento de gerenciamento de tecnologia e centro de P&D do Guangzhou Automobile Group.
  • O Centro de P&D da GAC construiu uma simulação transitória do campo de escoamento de automóveis que resultou em um novo recorde para o menor coeficiente de arrasto.
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Imagem cortesia do Centro de P&D do GAC

GAC RDC Atinge Coeficiente de Arrasto Recorde com Plataforma HPC Impulsionada por GPU

Para atender aos requisitos do projeto de P&D, a GAC RDC implantou GPUs NVIDIA V100 SXM2 Tensor Core em sua plataforma de nuvem híbrida heterogênea para computação de alto desempenho, cada uma com 5.120 núcleos CUDA®. Com capacidade de computação de ponto flutuante de precisão dupla de 7,8 teraFLOPS (TFLOPS), a eficiência da computação paralela da GPU melhorou significativamente em comparação com CPUs do mesmo modelo com a mesma precisão de simulação. Um único projeto possui cerca de 120 milhões de grades CFD (partículas) e o cálculo da simulação leva cerca de 10 horas.

A equipe de aerodinâmica do GAC RDC adotou o software Altair ultraFluidX CFD baseado na tecnologia de computação de GPU de precisão dupla com recursos de computação NVIDIA V100. Em menos de seis meses, a equipe concluiu mais de 200 simulações transitórias de CFD do campo de escoamento de veículos, resultando em diversas soluções viáveis. O valor de simulação do coeficiente de arrasto no estado de demonstração foi de 0,147 e o valor do teste foi de 0,146 (de acordo com o Shanghai Automotive Wind Tunnel Center da Universidade de Tongji), estabelecendo um novo recorde no menor coeficiente de arrasto com resultados impressionantes em relação ao recorde anterior de 0,19. Em comparação com a simulação transitória de CFD baseada em abordagens convencionais, o esforço manual necessário para a modelagem foi reduzido em quase 60% e o tempo total de simulação foi reduzido em cerca de 70%.

Impulsionado pela plataforma de nuvem híbrida para computação heterogênea HPC, o GAC RDC construiu um sistema ágil para desenvolvimento de aerodinâmica de veículos que combina simulação CFD holográfica com testes em túnel de vento, melhorando efetivamente a eficiência e a precisão do desenvolvimento. Este sistema ajuda a garantir sua liderança entre os OEMs nacionais em simulação colaborativa de CFD em larga escala e coeficiente de arrasto de veículo ultrabaixo. Por exemplo, o coeficiente de arrasto do recentemente lançado GAC Trumpchi GS4 Coupe é de apenas 0,295, o que é muito inferior ao dos modelos comparativos no seu segmento de veículos.

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Imagem cortesia do Centro de P&D do GAC

Impulsionado pela plataforma de nuvem híbrida para computação heterogênea HPC, o GAC RDC construiu um sistema ágil para desenvolvimento de aerodinâmica de veículos que combina simulação CFD holográfica com testes em túnel de vento, melhorando efetivamente a eficiência e a precisão do desenvolvimento. Este sistema ajuda a garantir sua liderança entre os OEMs nacionais em simulação colaborativa de CFD em larga escala e coeficiente de arrasto de veículo ultrabaixo. Por exemplo, o coeficiente de arrasto do recentemente lançado GAC Trumpchi GS4 Coupe é de apenas 0,295, o que é muito inferior ao dos modelos comparativos no seu segmento de veículos.

Por que NVIDIA?

  • Acelere o desenvolvimento da aerodinâmica do veículo com menos entradas de modelagem e tempo de simulação mais rápido
  • Automatize simulações CFD transitórias de alta precisão com computação paralela de GPU
  • Reduza o alto consumo de energia e os custos de manutenção do uso de CPUs multi-núcleos

Projeto Baseado em Simulação para Baixo Coeficiente de Arrasto em Veículos Elétricos Movidos a Bateria

Com regulamentações nacionais rigorosas sobre consumo de combustível e requisitos mais elevados para a gama de veículos elétricos movidos a bateria (BEV), o desenvolvimento da aerodinâmica dos veículos está tornando-se mais importante do que nunca. Como o arrasto do vento é responsável por uma parte importante da resistência à condução em alta velocidade, a redução do coeficiente de arrasto é uma das principais estratégias para os OEMs reduzirem o consumo de energia e as emissões. Devido ao custo muito alto dos testes em túnel de vento e à falta geral de câmaras de teste em túnel de vento em grande escala por parte dos OEMs nacionais, a solução de simulação CFD integrada e econômica desempenhará um papel crítico no projeto de modelos baseados em simulação que apresentam um coeficiente de arrasto ultrabaixo.