Hexagon telah menunjukkan bagaimana inovasi dapat dipercepat dengan membuka kemungkinan penyelesaian simulasi-simulasi CFD (computational fluid dynamics) kompleks yang sebelumnya terlalu memakan waktu dan mahal menggunakan superkomputer tercepat di dunia, Fugaku.
Divisi Manufacturing Intelligence perusahaan itu telah menunjukkan kinerja performa pesawat dan kendaraan listrik generasi masa depan dapat dieksplorasi secara lebih rinci dan dengan lebih banyak perulangan menggunakan keunggulan simulasi.
Dengan memanfaatkan semikonduktor mutakhir, para produsen dapat menganalisis semua realitas yang kompleks dengan kurang dari setengah penggunaan energi dan dengan biaya yang lebih murah dari metode simulasi tradisional.
Simulasi CFD membutuhkan power dan sumber daya komputasi yang signifikan. Akibatnya, para insinyur harus menghabiskan waktu berjam-jam untuk menyederhanakan desain produk yang sebenarnya agar dapat disimulasikan untuk memastikan bahwa desain itu akan sesuai kebutuhan.
Dalam beberapa kasus, 90% dari waktu seorang insinyur dapat didedikasikan untuk proses manual ini, dan para insinyur semakin ditantang untuk ‘meningkatkan skala’ simulasi untuk mengelola lebih banyak elemen.
Akibatnya, biaya dan waktu untuk menghasilkan simulasi-simulasi ini menjadi penghalang dan para insinyur hanya dapat mensimulasikan perkiraan sebuah produk. Sekarang, pelanggan-pelanggan CFD Cradle Hexagon akan memiliki kesempatan untuk memanfaatkan kekuatan arsitektur komputer Fugaku berbasis ARM untuk menghasilkan simulasi kompleks dengan cepat dan mudah. Hal ini dimungkinkan melalui kemitraan baru yang memungkinkan para pelanggan menggunakan perangkat lunak CFD Cradle pada seri Supercomputer PRIMEHPC Fujitsu Limited yang tersedia secara komersial yang memanfaatkan teknologi Fugaku.
Para insinyur sekarang akan dapat mensimulasikan desain-desain yang kompleks tanpa harus menyederhanakannya, yang tidak hanya menghemat waktu tetapi juga memberikan akses ke detail yang semakin baik secara signifikan. Hal ini, pada gilirannya, akan memungkinkan mereka untuk mengeksplorasi beberapa pilihan desain dan melakukannya dengan cepat, lebih sering menggunakan simulasi untuk menyaring dan menguji desain mereka dan mengeksplorasi konsep-konsep baru yang tidak dapat dieksplorasi dengan pengujian fisik atau simulasi saat ini.
Kalangan pabrikan saat ini diuntungkan dengan kecepatan dan detail yang makin baik ini. Para insinyur mereka juga dapat menggunakan jenis simulasi ini secara rutin dalam pekerjaan sehari-hari, karena arsitektur Fugaku menggunakan sekitar sepertiga dari energi komputer yang mereka gunakan saat ini, mengurangi biaya dan meningkatkan kelestarian lingkungan.
Perkembangan ini revolusioner bagi para insinyur di sejumlah sektor, termasuk otomotif, kedirgantaraan dan konstruksi, yang semuanya mengandalkan wawasan yang diberikan oleh simulasi CFD skala besar. Hal ini sangat berharga pada saat industri otomotif dan kedirgantaraan berlomba-lomba untuk menghadirkan bentuk mobilitas baru dan transportasi listrik baru ke pasar.
Misalnya, OEM-OEM otomotif terdorong untuk mempercepat transisi ke kendaraan listrik. Dengan menghemat waktu pada proses manual seperti meshing, pabrikan dapat menjalankan lebih banyak simulasi untuk lebih memahami bagaimana aerodinamika model baru berdampak pada efisiensi dan jangkauan energi, dan dapat beralih lebih banyak antara desain dan teknik dan pada akhirnya mencapai desain yang optimal.
Manajemen termal juga sangat penting dalam kendaraan listrik, karena mengelola panas kendaraan mengoptimalkan kinerja, keamanan, dan usia pakainya – yang semuanya merupakan tantangan utama bagi pasar EV. Memahami masalah ini melalui simulasi resolusi yang lebih tinggi memungkinkan para insinyur untuk mencapai desain yang optimal dan membawa model dengan desain dan jangkauan yang menarik ke pasar lebih cepat.
Para pakar Hexagon berkolaborasi erat dengan Fujitsu Limited untuk menyetel kode CFD Cradle agar berjalan di Fugaku dan menyelesaikan simulasi-simulasi pengujian. Sebuah mobil keluarga yang unik disimulasikan secara keseluruhan, yang hanya mungkin dengan daya komputasi yang ditingkatkan. Model ini terdiri dari 70 juta elemen menggunakan 960 core dan disimulasikan hingga kondisi kuat menggunakan persamaan RANS lebih dari 1000 siklus.
Di ruang angkasa, dampak turbulensi yang terbentuk di sekitar sayap pesawat sangat penting cara mengendalikan dan keamanannya. Turbulensi adalah hasil dari banyak pusaran, beberapa di antaranya sangat kecil sehingga tidak layak untuk disimulasikan menggunakan metode-metode saat ini. Dengan menggunakan teknologi Cradle dengan sumber daya komputasi ekstra Fugaku, para insinyur sekarang dapat mencapai simulasi resolusi yang lebih tinggi untuk memungkinkan mereka lebih memahami dampak turbulensi pada keselamatan struktural pesawat dan kekuatan yang dapat ditahannya. Ini penting untuk pengembangan pesawat generasi masa depan, termasuk supersonik dan hipersonik, di mana para insinyur perlu memahami perilaku gelombang kejut di sekitar pesawat.
Tim berhasil menyelesaikan simulasi tes cairan transonik yang dapat dimampatkan di sekitar pesawat. Analisis transonik sangat penting untuk desain pesawat yang aman dan efisien, membantu para insinyur memahami apa yang terjadi ketika udara mengalir di sekitar permukaan kontrol sayap.
Simulasi ini terdiri dari sekitar 230 juta elemen, yang diuji menggunakan 4.000 tangkai (192.000 core komputasi), dan melewati 48.000 proses melalui Message Passing Interface (MPI) serta empat rangkaian melalui antarmuka pemrograman aplikasi OpenMP.
Penelitian ini dilakukan dengan menerima sumber daya komputasi superkomputer Fugaku dari RIKEN melalui Proyek Penelitian Pemanfaatan Sistem HPCI (Nomor: hp200209, hp200302).
“Simulasi ini memegang kunci inovasi di bidang kedirgantaraan dan eMobilitas. Kemajuan seperti arsitektur superkomputer Fugaku berdaya rendah adalah salah satu cara kami dapat memanfaatkan wawasan ini tanpa merusak bumi, dan saya senang dengan apa yang telah dicapai tim CFD Cradle dan mitra-mitra kami,” kata Roger Assaker, President Design & Engineering, divisi Manufacturing Intelligence Hexagon.
Masahide Fujisaki, Direktur Eksekutif Fujitsu Limited, mengatakan, “Fujitsu senang memiliki kesempatan untuk bekerja sama dengan Software Cradle Co., Ltd. untuk menyempurnakan dan memvalidasi kinerja pemecah scFLOW untuk model besar pada superkomputer Fugaku dan Superkomputer Fujitsu Seri PRIMEHPC, yang memanfaatkan teknologi Fugaku.
Pada masa mendatang, kami berharap dapat bekerja sama dengan para vendor untuk mengoptimalkan aplikasi-aplikasi komersial dan berkontribusi pada penggunaan industri Fugaku, sekaligus menawarkan seri PRIMEHPC Superkomputer Fujitsu kepada para produsen dan perusahaan-perusahaan lain sehingga hasil pekerjaan ini dapat digunakan secara luas di berbagai industri.”
Tomohiro Irie, Direktur R&D untuk CFD Cradle, mengatakan: “Dengan menggunakan daya komputasi Fugaku yang efisien dengan alat simulasi, kami akan mendorong para pengguna untuk mensimulasikan fenomena yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan karena waktu dan biaya komputasi. Hari ini kami telah mensimulasikan 192.000 elemen tetapi ini baru permulaan – karena CFD Cradle digunakan dalam beragam aplikasi, saya berharap bahwa perkembangan teknis ini akan berkontribusi untuk membuat kekuatan Fugaku lebih mudah diakses oleh masyarakat luas, memberikan keleluasaan dan wawasan yang lebih baik kepada tim-tim engineering memecahkan masalah-masalah saat ini pada masa mendatang.
“Baik CFD Cradle maupun Fugaku berbasis di Jepang, dan saya yakin kami dapat memanfaatkan pencapaian luar biasa ini secara global melalui jaringan Hexagon,” tutupnya. (Sumber: Hexagon)
