2010. november 10.
Önök
KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!
Dr. Horváth Zoltán Módszerek, amelyek megváltoztatják a világot – A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége c. előadását hallhatják! 1
Módszerek, amelyek megváltoztatják a világot –
A szimuláció és optimalizáció jelentősége Tartalom 1. Mi a számítógépes szimuláció? – – –
Példák ipari alkalmazásokra Hogyan készül egy szimuláció? Automatizált szimuláció és optimalizáció
2. A Szimuláció és optimalizáció kutatócsoport bemutatása – – –
Szimuláció és optimalizálás saját fejlesztésű programokkal, szuperszámítógépekre és hardvergyorsítókra Módszerek matematikai elemzése fizikai szempontok szerint Célalkalmazások
3. Összefoglalás, előretekintés 2
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
1. Mi a számítógépes szimuláció? A világ jelenségeinek számítógépen való, valósághű ábrázolása. „Mérések kiváltása számítással.”
3
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
1. Mi a számítógépes szimuláció? A világ
4
Számítógépes szimuláció
Jelenségek: természettudományos, ipari, környezeti, gazdasági…
Fizikai, matematikai modell felírása, „egyenletek” a lényeges hatásokból, adatokból
A jelenségek tanulmányozása – megfigyelések – kísérletek – mérések
„Egyenletek” közelítő megoldása. Kiértékelés Validálás (a szimuláció hitelesítése mérésekkel)
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
Példák szimulációkra Előzetes megjegyzések Az alábbi példák a Széchenyi István Egyetem Matematika és Számítástudomány Tanszék munkatársainak, hallgatóinak közreműködésével készültek, részben az egyetem Járműipari Regionális Egyetemi Tudásközpont keretében, ipari partnerek bevonásával Egyetemi oktatásnak része, Ipari matematika és számítógépes szimulációk program keretében (BSc, MSc) A példák a járműipar piacvezető szoftvereivel készültek: HyperMesh, SIMULIA Abaqus, ANSYS Fluent
5
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
1. Példa: futómű mellső tengelyének terhelése Feladat: meghatározni, hogy adott futómű nagy terhelés hatására keletkező maradó alakváltozása eléri-e a kritikus értéket Rába Futómű Kft, főkonstruktőr: Rákóczi Kálmán Ipari partner: Csiszár András - Meshining Kft.
6
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
Példa: futómű mellső tengelyének terhelése Szimuláció 0. Konstrukció futómű modellezése CAD-programmal
2. Szimuláció előkészítése tisztázás, hálózás, terhelések definiálása, stb.
3. Szimuláció Futási idők: Munkaállomáson: 7 óra Egyetemi többmagos gépen: 4 magon: 111 perc 8 magon: 73 perc 48 magon: 29 perc
4. Kiértékelés, visszacsatolás a konstrukcióhoz - Optimalizáció 7
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
Példa: kazán hatásfokának számítása
Levegő és gáz áramlása fatüzelésű kazánban Szimulációs idő: 1 magon: 1696, 2 magon: 1084, 16 magon: 209 8
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
Példa: tükör által keltett zaj számítása
Virtuális szélcsatorna-szimuláció Következtetés: • 0,3 mm-es gyártási pontatlanság már kritikus lehet 9
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
Példa: motorban lévő gázáramlás szimulációja és szívócsatorna optimalizálása Szívócsatornán keresztül áramlik a friss levegő a hengerbe Feladat: határozzunk meg olyan alakot, hogy a keresztüláramló levegő tömege és örvénye („thumble”) a lehető legnagyobb legyen Klasszikus ipari optimálás lépései: Új szívócső – mérés – új szívócső – mérés – új szívócső – mérés – új szívócső – mérés – új szívócső – mérés - … 10
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
Példa: motorban lévő gázáramlás szimulációja és szívócsatorna optimalizálása CAD
Mesh
CFD
Egymást követő munkafolyamatok
11
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
Szimuláción alapuló automatizált optimalizálás CAD
• Parametrikus CAD-modell változtatása külső programból
• Folyamatok egymás utáni, önálló végrehajtása • Ezek miatt: emberi közreműködés nélkül sok eset kipróbálásával szimuláció végzése és optimalizálás 12
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
MESH CFD
OPTIM
2010. november 10.
Erőforrások (sokprocesszoros gépek, szoftverek): Egyszerű, web-es elérés! • Jelszavasan védett • Ipari felhasználásra is • Job menedzser és ütemező • 3 sokprocesszoros gép („szuperszámítógép”) és 2 kereskedelmi szoftver választható • Saját fejlesztésű GPUkódok is elérhetők lesznek itt 13
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
3. A Szimuláció és optimalizáció kutatócsoport bemutatása Alap- és célzott alapkutatás végzése nemzetközi kutatói team kialakításával Pályázati támogatás: TÁMOP-4.2.2-08/1-2008-0021 (2009.09.012011.08.30.) Kutatási feladatok – szimulációs idő lerövidítéséhez algoritmusok kidolgozása és kutatói programok kifejlesztése – optimalizálási módszerek fejlesztése speciális feladathoz (nagy kiértékelési idejű célfüggvények) 14
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
Példa: szimuláció saját algoritmussal Eddigi eredmények: egyes áramlástani algoritmusok begyorsítása kb. 2000szeresére (8 GPU vs. 1 CPU core)
15
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
Példa
16
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
Összefoglalás • Szimulációkkal és optimalizációval számos mérési feladat kiváltható, ami költségkímélés a fejlesztés során • Saját fejlesztésű kóddal, speciális feladatra még olcsó hardveren is elérhető nagy teljesítményű számítás, ipari feladatra is • Cél: minél általánosabb folyamat gyors szimulációja, olcsó hardveren és ez alapján optimalizálás - munka folyamatban!
17
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
A következő előadásunk 2010. december 8. 17:00 Bulla Miklós: Magyarország környezeti jövőképe – globalizációtól a Kárpát-medencéig
18
Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége
2010. november 10.
TÁMOP-4.2.3-08/1-2008-0011
KÖSZÖNJÜK MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET! A rendezvény a „SZiENCE4YOU – Tudás- és tudomány disszemináció a Széchenyi István Egyetemen” című projekt keretében valósult meg. A program szervezői, támogatói:
