Вы просматриваете: Главная > Авторемонт разное > Cкорость мысли: вычислительный центр
Post Icon

Cкорость мысли: вычислительный центр

Опубликовано в Авторемонт разное
20 Июл 2009

Cкорость мысли: вычислительный центр

Cкорость мысли: Вычислительный центр

    Цифровой вихрь Турбулентность воздушных потоков в значительной степени определяет поведение аэродинамических элементов автомобиля. Одновременно с этим как раз турбулентность является сложнейший процесс для компьютерного моделирования.
    От мощности компьютера, сервера либо вычислительного центра, создающего расчет, прямо зависит, как совершенно верно будет обрисовано влияние вихревых потоков на поведение болида Линии на рисунке отражают темперамент воздушных потоков, обтекающих автомобиль. В задней части прекрасно видны территории турбулентности Далеко не все автомобильное производство может, подобно Ferrari, похвастаться собственной аэродинамической трубой. Не обращая внимания на большую ресурсоемкость программ для расчета аэродинамических моделей, вычислительный центр Ferrari Data Center по скорости тестирования существенно опережает настоящий ветряной тоннель В настоящую аэродинамическую трубу попадают только те аэродинамические элементы, каковые уже продемонстрировали прекрасные результаты в виртуальных тестах, — лучшие из весьма многих «Технологический партнер, что соответствует отечественным своеобразным требованиям, крайне важен для команды. ‘Формула-1′ — это гонки не только на треке. В случае если кроме того ненадолго остановиться в техническом развитии автомобиля, сходу покатишься назад», — говорит пилот команды Scuderia Ferrari, мировой чемпион Кими Райкконен

Экскурсии на завод Ferrari случаются весьма редко. В святилище культа гарцующего жеребца не приглашают людей с улицы, стараются не пускать журналистов. Немногочисленных визитёров культурно просят оставить на входе звукозаписывающие устройства и фотоаппараты.

Так как новая модель Ferrari, подобно невесте в свадебном платье, не должна показываться на глаза публики до официальной премьеры. А в сборочных цехах завода ее возможно заметить в совсем неподобающем виде — обнаженной до неокрашенного металла кузова.

Счастливчиков катают от цеха к цеху на забавном красном автобусе с эмблемой Ferrari. Пассажиры устраиваются в эргономичных кожаных креслах с анатомическим профилем, с карбоновыми рамами, поручнями и подлокотниками.

В данной сказочной карете еле угадывается бывшая тыква — простой рейсовый автобус. Тут по большому счету все похоже на сказку, которая органично сплелась со спокойной повседневной действительностью. Вот по прохладной пасмурной улице медлительно проехала Ferrari Enzo.

Басовитое ворчание 12-цилиндрового двигателя выдало ее недовольство нарочито сдержанной пешеходной скоростью. Вот у офисного строения припаркованы F550 Maranello и Scaglietti вместе с несколькими мелкими «фиатами». Все люди тут ходят в красных костюмах либо куртках.

В глазах каждого встречного читается искренняя, без тени иронии, гордость от причастности к мастерству высоких скоростей. Для обитателей итальянского города Маранелло Ferrari — это культ, религия, образ и смысл судьбы.

Кузовной и механический цеха, окрасочные камеры, сборочные линии, административные помещения, аэродинамическая труба и дизайнерский центр расположились в современных постмодернистских корпусах. Просторные архитектурные гиганты вмещают в себя все нужное для организации высокотехнологичного и экологичного производства — от промышленных роботов до оранжерей.

На их фоне скромные ветхие строения завода, выстроенные в 1940-х, смотрятся как-то сиротливо. В это же время в одном из них скрыто сердце инженерных совокупностей гоночной команды Scuderia Ferrari — вычислительный центр компании AMD, по приглашению которой мы посетили колыбель легенды.

Тёплые камни

«Зрелище сотен процессоров, трудящихся в один момент в режиме полной загрузки, непрерывно, 24 часа в день, 7 дней в неделю, непременно, завораживает», — говорит Антонио Калабрезе, глава отделения информационных совокупностей Scuderia Ferrari. Вычислительный центр состоит более чем из четырехсот узлов, в каждом из которых трудятся процессоры AMD Opteron.

Это качественные процессоры с 64-разрядной архитектурой, специально предназначенные для рабочих и серверов станций, оптимизированные для многопроцессорных систем и параллельных вычислений. В самом замечательном на сегодняшний сутки суперкомпьютере Roadrunner, установленном в Лос-Аламосской национальной лаборатории США, трудятся процессоры AMD Opteron.

Физически совокупность реализована посредством архитектуры IfraStruXure от APC. Это комплексное ответ, которое снабжает питание с защитой от перебоев, охлаждение совокупности, дистанционное управление всеми модулями, противопожарную безопасность, доступность сервисного обслуживания без прерывания работы и стремительную расширяемость конфигурации при необходимости.

Вычислительные узлы находятся в серверных шкафах, по крышам которых проходят соединительные кабели. Любой шкаф содержит личный модуль бесперебойного питания, блок управления и совокупность кондиционирования.

В помещении вычислительного центра поддерживается строго определенная температура, давление и влажность воздуха (оно пара превышает давление в соседних помещениях). Однако личное охлаждение каждого конкретного корпуса содействует еще более действенному отводу тепла конкретно от источников.

Мощность всех компрессоров и вентиляторов машинально изменяется в зависимости от нагрузки. В громадном вычислительном центре это разрешает сэкономить большое количество электричества.

Физическое состояние, степень и работоспособность загрузки каждого модуля контролируется дистанционно. Руководить большой вычислительной мощностью возможно с единственного компьютера. Вычислительный центр трудится под управлением ОС Linux.

Мегагерцы на ветер

В 2002 году компания Advanced Micro Devices стала технологическим партнёром и официальным спонсором гоночной конюшни Scuderia Ferrari. Выстроенный в 2004 году вычислительный центр Ferrari Data Center команда часто упоминает в качестве одного из наиболее значимых условий побед в кубке конструкторов последних лет.

Для чего как раз гоночной команде так нужен суперкомпьютер? Эксперты Ferrari смогут припомнить массу обстановок, в то время, когда суперкомпьютер воплощает в виртуальной реальности проекты конструкторов, оказывает помощь принимать своевременные тактические ответы прямо на протяжении гонки, разбирает телеметрическую данные по окончании заездов. Но фактически в каждом примере раздастся одно сокровенное слово — аэродинамика.

В автогонках, где скорости иногда переваливают отметку 350 км/ч, сопротивление воздуха делается главным причиной. Аэродинамика автомобиля делается главным конкурентным преимуществом, и работа над совершенствованием аэродинамических элементов автомобиля не заканчивается в течение всего сезона.

Аэродинамические настройки изменяются в зависимости от конфигурации автострады, от погодных условий, от текущих тактических задач на конкретном этапе гонки. Множество всевозможных конфигураций должно быть создано, испытано и подготовлено к гонке.

Аэродинамика — это не только пресловутый коэффициент лобового сопротивления воздуха на скорости. Это и прижимная сила, определяющая надежность сцепления шин с покрытием автострады, и перемещение топливной смеси во впускном коллекторе, от скорости, формы и качества смешения которой зависит мощность двигателя. Перемещение выхлопных газов в выпускном пауке, тепловые потоки в совокупностях охлаждения двигателя, амортизаторов и тормозов — все это изучается посредством моделирования гидродинамических процессов одной из самых ресурсоемких отраслей компьютерного моделирования.

В базе моделирования гидродинамических процессов, либо CFD (Computational Fluid Dynamics), лежат уравнения Навье-Стокса, обрисовывающие перемещение вязких жидкостей (в данном случае воздушное пространство приравнивается к ним). Первые вычислительные способы для того чтобы моделирования показались в 30-х годах прошлого века.

Модели обтекания воздухом цилиндра и авиационного крыла были двухмерными — при тогдашнем уровне вычислительных мощностей о 3D-моделировании не было возможности кроме того грезить. Первые трехмерные модели были представлены экспертами авиационной компании Douglas во второй половине 60-ых годов двадцатого века.

Вычисления производились панельным способом: модель дробили на равные части (панели) и для каждой части раздельно рассчитывали гидродинамические уравнения. Прежде всего разработкой заинтересовались предприятия космической отрасли — NASA, Boeing, Lockheed.

В те времена разработки не разрешали моделировать восходящие турбулентность и воздушные потоки, исходя из этого программы не могли оказать помощь в разработке профилей крыла. С их помощью моделировались фюзеляжи самолетов, корпуса подводных лодок, судов и, что важно, помещения аэродинамических труб.

Больше треугольников!

Для моделирования аэродинамики в Ferrari Data Center употребляется программа Fluent. Это универсальный инструмент

гидродинамического моделирования, что в далеком прошлом стал промышленным стандартом в самых различных отраслях: автомобильной и космической индустрии, химии, медицине (Fluent употребляется для моделирования перемещения физиологических жидкостей в организме, и при разработке медицинского оборудования), электронике (для моделирования совокупностей охлаждения), пищевой, нефтедобывающей индустрии — везде, где приходится иметь дело со смешивающимися потоками жидкостей либо газов. Преимущество программных продуктов от Fluent кроется в том, что компания проводит множество настоящих тестов в аэродинамической трубе, дабы на практике осуществлять контроль точность математических моделей.

Моделирование в Fluent включает три главных этапа. На начальной стадии создается правильная трехмерная модель детали автомобиля, которую необходимо подвергнуть тестированию. В большинстве случаев, такие модели строятся конструкторами еще при разработке узла.

Их применяют на всех стадиях судьбы автомобиля, от всевозможных виртуальных тестов до производства на роботизированных станках. В трехмерной модели сложная, медлено изгибающаяся поверхность подробности представляется в виде множества несложных элементов — треугольников (полигонов).

Чем больше полигонов будет в модели, тем плотнее результаты виртуальных тестов приблизятся к действительности. Количество полигонов, которое конструкторы смогут себе позволить в тестах, зависит от вычислительной мощности компьютера.

Второй этап — фактически расчет аэродинамики. Программа рассчитывает перемещение воздушных потоков, разделяя эту непростую задачу на множество несложных.

К примеру, при расчете способом конечных количеств программа дробит все виртуальное пространство сцены на мелкие подпространства и для каждого из них рассчитывает собственный вектор потока. Чем меньше будет любая пространственная ячейка, тем правильнее окажется итог и тем больше мощности потребуется от компьютера.

Способ конечных элементов предполагает расчет давления потока на каждом полигоне модели. От количества полигонов снова же зависят загрузка и точность мощностей. Особенно требовательны к компьютеру расчеты турбулентности воздуха, которая, как мы знаем, в значительной степени определяет поведение аэродинамических элементов.

Третий этап работы с Fluent самый приятный — это визуализация результатов. Форма представления материала зависит от того, кто им будет пользоваться. К примеру, для конструкторов серьёзна подробная цифровая информация.

Для принятия тактических ответов по ходу гонки нужна скоро считываемая графика. А дабы убедить денежных менеджеров команды вложиться в очередной дорогостоящий проект по улучшению аэродинамических особенностей болида, не помешает броский иллюстративный материал.

Скорость мысли

«Формула-1» — это мир высоких скоростей. В скорости соревнуются не только пилоты. От того, как скоро на протяжении сезона поступают новые конструкторские ответы, сильно зависит конкурентоспособность пилотов на автостраде.

Ferrari Data Center разрешает конструкторам стремительнее создавать новые аэродинамические элементы автомобиля, подготавливать и испытывать больше всевозможных вариантов, только лучшие из которых пройдут настоящие тесты в аэродинамической трубе. Компьютерные модели разрешают учитывать множество факторов, воздействующих на поведение автомобиля в условиях каждой конкретной гонки: трассы и температуру воздуха, влажность, осадки, скорость и направление ветра и другое.

Основываясь на показаниях телеметрических данных и итогах стремительного моделирования, менеджеры команды смогут стремительнее соперников принять верное тактическое ответ, скажем, при резкой смене погодных условий либо происхождении технических неполадок автомобиля. «AMD — это крайне важный технологический партнер Ferrari, обязательный атрибут команды», — говорит Дитер Гундел, основной электронщик Ferrari. К его словам присоединяются и Антонио Калабрезе, и пилот Кими Райкконен, завоевавший за рулем красного болида собственный чемпионский титул.

Вездесущий CFD

    Демонстрация программы Fluid. На картине изображены гидродинамические потоки, обтекающие пловца, и появляющиеся наряду с этим территории давления Визуализация внизу демонстрирует термодинамические потоки, появляющиеся около шасси приземляющегося самолета. Выясняется, шум колес, видящихся с цементной полосой, — один из самых громких компонентов шумового фона в аэропорту

CFD имеется место везде, где имеется воздушное пространство и течет жидкость. Кстати, совокупность кондиционирования для самого Ferrari Data Center, специально предназначенного для аэродинамических расчетов, также создана на CFD

Компьютерное моделирование гидродинамических процессов сейчас используется в самых различных сферах судьбы. К примеру, эмуляция потоков физиологических жидкостей в организме оказывает помощь лучше определить анатомию человека, содействует скорейшей разработке фармацевтических средств.

Проектирование медицинского оборудования, в частности аппаратов неестественной вентиляции легких, переливания крови, неестественного сердца, немыслимо без CFD. Нефтедобывающие и нефтехимические производства применяют CFD при проектировании трубопроводов и насосов.

В авиации и судостроении программы используются для расчета обтекаемых крыльев самолётов и обводов фюзеляжей, корпусов судов. В пищевой и легкой промышленности, микроэлектронике, химической и металлургической отраслях — везде употребляются программы для расчета аэро- и гидродинамики.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№76, февраль 2009).

Скорость мысли и пространство


Записи по принципу Рандом:

самые интересные для Вас статьи, подобранные по важим запросам:

Метки: , , , ,

Комментирование закрыто.