Bộ phận Manufacturing Intelligence (Trí tuệ sản xuất) của công ty đã cho thấy rằng hiệu suất của các dòng máy bay và phương tiện chạy điện thế hệ tiếp theo có thể được nghiên cứu chi tiết hơn và với nhiều phép lặp hơn bằng cách tận dụng sức mạnh của mô phỏng. Bằng cách khai thác các bộ bán dẫn tiên tiến, các nhà sản xuất có thể phân tích tất cả các yếu tố phức tạp của thực tế với mức tiêu thụ năng lượng chưa đến một nửa và với chi phí chỉ bằng một phần nhỏ so với các phương pháp mô phỏng truyền thống.
Mô phỏng CFD (computational fluid dynamics) đòi hỏi năng lực tính toán và tài nguyên đáng kể. Do đó, các kỹ sư phải dành nhiều giờ để đơn giản hóa một thiết kế sản phẩm thực tế chỉ để có thể mô phỏng và đảm bảo rằng nó sẽ hoạt động như yêu cầu. Trong một số trường hợp, 90% thời gian của kỹ sư có thể được dành cho quy trình thủ công này, và các kỹ sư ngày càng bị thách thức bởi yêu cầu “mở rộng quy mô” mô phỏng để xử lý nhiều chi tiết hơn. Kết quả là, chi phí và thời gian để đạt được các mô phỏng này là rất lớn, và các kỹ sư chỉ có thể mô phỏng một phiên bản xấp xỉ của sản phẩm. Giờ đây, khách hàng của Cradle CFD của Hexagon sẽ có cơ hội khai thác sức mạnh của kiến trúc máy tính Fugaku dựa trên ARM để thực hiện các mô phỏng phức tạp một cách nhanh chóng và dễ dàng. Điều này trở nên khả thi nhờ một quan hệ đối tác mới sẽ cho phép khách hàng sử dụng phần mềm Cradle CFD trên dòng siêu máy tính PRIMEHPC của Fujitsu Limited, vốn sử dụng công nghệ Fugaku.
Các kỹ sư giờ đây sẽ có thể mô phỏng các thiết kế phức tạp mà không cần phải đơn giản hóa chúng, không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn có được mức độ chi tiết cao hơn đáng kể. Điều này cho phép họ khám phá nhiều tùy chọn thiết kế và thực hiện nhanh chóng, sử dụng mô phỏng thường xuyên hơn để tinh chỉnh và kiểm tra thiết kế của họ cũng như khám phá các khái niệm mới mà hiện nay không thể thực hiện được bằng thử nghiệm vật lý hoặc mô phỏng truyền thống. Các nhà sản xuất hiện có thể hưởng lợi từ tốc độ và chi tiết được tăng cường này. Kỹ sư của họ cũng có thể sử dụng loại mô phỏng này thường xuyên trong công việc hàng ngày, vì kiến trúc Fugaku sử dụng khoảng một phần ba năng lượng so với các máy tính mà họ hiện đang sử dụng, giúp giảm chi phí và cải thiện tính bền vững môi trường.
Phát triển này là một bước tiến mang tính cách mạng đối với các kỹ sư trong một số ngành, bao gồm ô tô, hàng không và xây dựng – tất cả đều cần những hiểu biết do mô phỏng CFD quy mô lớn mang lại. Điều này đặc biệt có giá trị vào thời điểm ngành công nghiệp ô tô và hàng không đang chạy đua để đưa các hình thức di chuyển mới và phương tiện điện hóa mới ra thị trường. Ví dụ, các nhà sản xuất ô tô (OEMs – original equipment manufacturers) đang chịu áp lực trong việc đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang xe điện. Bằng cách tiết kiệm thời gian cho các quy trình thủ công như tạo lưới (meshing), các nhà sản xuất có thể thực hiện nhiều mô phỏng hơn để hiểu rõ hơn cách khí động học của một mẫu xe mới ảnh hưởng đến hiệu suất năng lượng và phạm vi hoạt động, và có thể tăng cường lặp lại giữa thiết kế và kỹ thuật để cuối cùng đạt được thiết kế tối ưu. Quản lý nhiệt cũng đặc biệt quan trọng trong xe điện, vì việc kiểm soát nhiệt độ của phương tiện giúp tối ưu hiệu suất, an toàn và tuổi thọ – tất cả đều là những thách thức lớn đối với thị trường xe điện. Hiểu được các vấn đề này thông qua các mô phỏng có độ phân giải cao sẽ giúp kỹ sư đạt được thiết kế tối ưu và đưa các mẫu xe có thiết kế đẹp và phạm vi hoạt động tốt ra thị trường nhanh hơn.
Các chuyên gia của Hexagon đã hợp tác chặt chẽ với Fujitsu Limited để tối ưu mã nguồn Cradle CFD chạy trên Fugaku và thực hiện các mô phỏng thử nghiệm. Một mẫu xe gia đình thông thường đã được mô phỏng toàn bộ, điều chỉ có thể thực hiện được với năng lực tính toán nâng cao. Mô hình này gồm 70 triệu phần tử, sử dụng 960 lõi tính toán và được mô phỏng đến trạng thái ổn định bằng phương trình RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) trong 1.000 chu kỳ.
Trong lĩnh vực hàng không, tác động của dòng chảy rối (turbulence) hình thành xung quanh cánh máy bay là yếu tố cực kỳ quan trọng đối với cách máy bay được điều khiển và mức độ an toàn của nó. Turbulence là kết quả của nhiều xoáy (vortices), một số nhỏ đến mức không thể mô phỏng được bằng các phương pháp hiện tại. Nhờ công nghệ Cradle kết hợp với tài nguyên tính toán vượt trội của Fugaku, các kỹ sư hiện có thể đạt được mô phỏng độ phân giải cao hơn để hiểu rõ hơn tác động của turbulence đến độ an toàn kết cấu của máy bay và các lực mà nó có thể chịu được. Điều này rất quan trọng đối với sự phát triển của thế hệ máy bay tiếp theo, bao gồm máy bay siêu thanh (supersonic) và siêu siêu thanh (hypersonic), nơi các kỹ sư cần hiểu rõ ứng xử của sóng xung kích (shockwaves) quanh thân máy bay.
Các kỹ sư đã hoàn thành thành công một mô phỏng thử nghiệm của luồng chất lỏng nén transonic quanh một máy bay. Phân tích transonic là điều cần thiết trong việc thiết kế máy bay an toàn và hiệu quả, giúp kỹ sư hiểu được điều gì xảy ra khi luồng không khí đi qua bề mặt điều khiển của cánh. Mô phỏng này:
