nanoFluidX 개요

나노플루이드X는 복잡하게 움직이는 복잡한 형상 안에서 흐름을 예측하는 입자 기반의 유체 동역학 시뮬레이션 도구입니다.

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나노플루이드X(nanoFluidX) 제품 브로셔 복잡하게 움직이는 복잡한 형상 안에서 흐름을 예측하는 입자 기반의 유체 동역학 시뮬레이션 도구, 나노플루이드X를 소개합니다. Read More
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GPU 최대 효과로 활용해보세요 GPU 컴퓨팅, 대용량 병렬 입자 시뮬레이션, 외부 공기 역학 및 기타 기능을 최대한 활용하십시오!

나노플루이드X는 약한 압축성 SPH 공식을 기반으로 하며 정확도를 높이고 시장에서 코드를 고유한 입자 기반 솔루션으로 만드는 여러 가지 독점적인 기능을 가지고 있습니다. 그래픽 처리 장치(GPU)의 클러스터에서 사용할 수 있도록 고안 및 최적화되어 있어 속도가 매우 빠릅니다.

나노플루이드X는 회전축/기어가 있는 파워트레인 시스템의 급유와 시스템 각 구성 요소의 힘과 토크를 분석하거나 순시 운동을 보이는 탱크 슬로싱을 예측합니다. 이러한 일반적인 기어 트레인 애플리케이션의 경우, 코드는 유한 체적 코드보다 빠르게 실행하는 동시에 기하학적 형상 단순화는 줄일 수 있습니다.

Quote
“나노플루이드X는 파워트레인 주유나 탱크 슬로싱 같은 CFD의 까다로운 문제 앞에서도 강력한 시뮬레이션 역량을 발휘합니다. GPU 기술을 기반으로 한 초고속 시뮬레이션 덕분에 품질과 효율 면에서 최고의 시뮬레이션입니다.”
–Dr.-Ing. Thomas Indinger, CEO
FluiDyna GmbH

효과

나노플루이드X는 입자를 기반으로 하기 때문에 시뮬레이션 과정에서 슬로싱이나 거친 다상 흐름, 복잡한 형상을 통한 빠른 움직임 등 변형이 큰 유동에 조심스럽고 효율적으로 접근할 수 있습니다.

일반적인 자유 표면 흐름

파워트레인 시스템 내 오일의 슬로싱, 개방형 환경 내에서 자유롭게 흐르는 유체, 초가속 및 유사한 현상 속에서 개방형/폐쇄형 탱크를 시뮬레이션할 수 있습니다.

높은 밀도비 다상 흐름

나노플루이드X는 SPH(Smooth Particle Hydrodynamics: 부드러운 입자 유체역학)를 사용해 추가 연산 없이 고밀도비 다상 흐름(예: 물-공기)을 쉽게 처리할 수 있습니다. 이 유체 인터페이스는 SPH 방법의 자연스런 부산물이며 추가 인터페이스 구축이 필요치 않아 연산 시간을 절약할 수 있습니다.

회전 기어, 크랭크축, 커넥팅 로드

나노플루이드X는 여러 가지 동작을 지정하는 옵션을 구현하여 회전 기어와 크랭크축, 커넥팅 로드의 시뮬레이션이 간단합니다. 주변 유체와 상호작용할 때 솔리드 요소에게 작용하는 힘과 토크를 측정할 수 있습니다.

탱크 슬로싱

급가속(제동, 갑작스러운 차선 변경) 시 탱크나 차량에게 작용하는 힘을 측정할 수 있습니다.

GPU 컴퓨팅

GPU 컴퓨팅은 더 복잡한 CPU 성능과 관련하여 상당한 성능 이점과 절전 효과를 제공합니다. 과학 및 엔지니어링 컴퓨팅 분야에서 GPU 혁명이 빠르게 진행되고 있으며 나노플루이드X는 이 기술을 활용한 선구적인 상용 소프트웨어 패키지 중 하나로 전체 제품 개발의 속도를 높여주고 있습니다.

비교를 위해 속도 3000RPM, 물리적 시간 3.4초 기준으로 1350만 개의 입자를 가진 복잡한 더블 클러치 변속(DCT)의 실제 사례를 나노플루이드X와 상용 CPU 기반 SPH 코드로 시뮬레이션했습니다. CPU 코드는 32코어 시스템을 사용했고 나노플루이드X는 4개의 NVIDIA Tesla V100 카드를 사용했습니다.

나노플루이드X는 48시간 만에 시뮬레이션을 실행했고 CPU 코드는 255시간이 걸렸습니다. 다시 말하자면, 나노플루이드X는 530% 더 빠르며 에너지 소비는 865% 더 적습니다(이미지 참조).

표준 유한 체적 CFD 코드는 이처럼 복잡한 기하학적 시뮬레이션을 시작조차 못할 가능성이 높으며, 시작하더라도 사전 처리 시간은 몇 주가 걸릴 것이고 시뮬레이션을 위한 비용은 엄청나게 클 것입니다.

4개의 NVIIDIA Tesla V100 GPU 카드에서 나노플루이드X와 32 코어 CPU 시스템(Intel Xeon E5-2665) 비교. *에너지 소비 가정: 주변 장치 없이 프로세스 기준. 8 코어 CPU 95W, Tesla V100 250W

간단한 사전처리

전통적 의미에서의 메시는 필요치 않습니다. 형상을 가져와 요소를 선택하고 입자를 생성하면 됩니다. 사전처리와 양질의 메시 고안에 시간을 투입하지 않아도 됩니다.

강체 동작

나노플루이드X 코드는 회전 동작뿐만 아니라 입력 파일이 지정한 요소 궤적 시뮬레이션도 가능합니다. 아무렇게나 움직이는 솔리드와 주변 유체의 상호작용을 연구할 수 있습니다.

*제시된 숫자는 케이스 및 구성에 따라 달라질 수 있습니다.

업계 응용분야

나노플루이드X는 다음 분야에 적합합니다.

파워트레인: 회전 기어박스 내 오일 유동 시뮬레이션

자동차 및 항공우주: 탱크 슬로싱 시뮬레이션

하드웨어 요구사항

나노플루이드X 팀은 데이터 센터의 과학 컴퓨팅을 위해 잘 확립된 GPU 카드이며 나노플루이드X로 철저하게 테스트를 마친 NVIDIA Tesla V100, P100, K80 가속기를 권장합니다. NVIDIA Tesla M 시리즈(M40, M60)도 나노플루이드X를 실행하는 데 적합하지만, 의미 있는 단일 정밀도 성능만 있으며 이중 정밀도는 근본적으로 불가능합니다.

다른 여러 NVIDIA GPU 카드(Quadro 시리즈, GeForce 시리즈 등)에도 기본적으로 나노플루이드X에 적합한 컴퓨팅 기능이 있긴 하지만, 개발팀은 이러한 카드에서 나노플루이드X의 정확도, 안정성, 전반적인 성능을 보장하지 않습니다. 현재 NVIDIA EULA에서는 Tesla가 아닌 시리즈 카드를 4개 이상의 GPU 번들로 구성된 계산 리소스로 상업적으로 사용하는 것을 금지합니다.

이 코드는 동적 로드 밸런싱을 통해 최적의 하드웨어 활용을 보장하고 다중 노드 클러스터에서도 실행할 수 있습니다.

권장 하드웨어

  • 64 GB 이상 RAM

  • # CPU 코어는 # GPU 장치와 같아야 합니다. GPU 장치 간에 전달되는 메시지는 CPU에 의해 처리됩니다. 이상적으로는 CPU 코어 수가 사용 가능한 GPU 장치 수를 약간 초과하여 결과 출력에 대한 일부 계산 오버헤드를 보장하는 것이 좋습니다.

  • 2TB 이상의 HDD 공간

  • 다중 노드 시스템을 위한 Infiniband 또는 OmniPath 연결.

지원 플랫폼

  • GCC 4.4.7 이상 및 GLIBC 2.12(RHEL 6.x 및 7.x, 호환 가능한 Scientific Linux, CentOS, Ubuntu 14.04 및 16.04, OpenSUSE 13.2 등)의 모든 Unix 기반 운영 체제

  • NVIDIA CUDA 8.0 및 OpenMPI 1.10.2 – 바이너리와 함께 배송됩니다.

갱도

4기통 엔진의 시간 평균 유선 (아랫면 뷰) 4기통 엔진의 시간 평균 유선 (옆면 뷰) 4기통 엔진의 시간 평균 유선 (앞면 뷰) 제네럴 기어박스에 순간적으로 오일이 튀어 나옵니다. 1000 RPM으로 작동하는 5 단 변속기의 오일 분배 1000 RPM으로 작동하는 5 단 변속기의 시간 평균 유선
4기통 엔진의 시간 평균 유선 (아랫면 뷰) 4기통 엔진의 시간 평균 유선 (옆면 뷰) 4기통 엔진의 시간 평균 유선 (앞면 뷰) 제네럴 기어박스에 순간적으로 오일이 튀어 나옵니다. 1000 RPM으로 작동하는 5 단 변속기의 오일 분배 1000 RPM으로 작동하는 5 단 변속기의 시간 평균 유선
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