ANSYS Discovery Live:实时仿真的革命

作者:Justin Hendrickson,ANSYS产品管理总监

随着革命性的全新ANSYS Discovery Live解决方案问世,仿真不再需要耗费数小时或者数天时间,而是即时完成。工程师在导入几何模型之后只需数秒即可看到仿真结果,而且无需高性能计算系统。这是因为所有计算都是由图形卡(GPU)处理,其可以并行运行数千个处理器。无需暂停仿真,工程师就能够修改设计和物理场,然后立即查看结果。这种交互性和即时反馈使工程师能够在设计过程的数字探索阶段提早研究更多变量,这一点对于在竞争激烈的市场中研发成功产品至关重要。

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ANSYS Discovery Live

“我彻底被Discovery的速度和易用性震撼到了。完成分析所需的时间只有数分钟而非数小时。您可以在15分钟之内完成首次分析。”
— Travis Jacobs,Jacobs Analytics公司创始人兼负责人

instantaneous simulation

无论流速、材料类型、入口压力等边界条件是否变化,工程洞察力与趋势都可即时显现。

 

工程师首次能够采用交互式物理场实时探索各种设计选项。名为ANSYS Discovery Live的革命性仿真解决方案可以在流体、热、结构与模态应用中实现前期设计探索和虚拟试验。由于几乎能够消除设置、求解和后处理时间,因此该解决方案可以把仿真速度和简便性提升到前所未有的高度。ANSYS Discovery Live主要面向那些并非全职仿真分析人员的工程师。它使这些工程师能够集中精力处理产品设计与物理场,而仿真则自动运行。易用性、速度和交互性等主要特性使Discovery Live成为那些希望探索众多设计选项可行性的非专业仿真用户手中的利器。仿真与设计探索真正“实时”进行:无需暂停或重启过程,工程师只要修改相关条件就能够立即改变仿真。实时设计试验具有相同的效果。工程师能够实时切换物理场,修改几何模型和改变结果显示方式。

Discovery Live results display

用户可以选择结果的显示方式,这样可以优化管道中气流的表示形式。

 

GPU帮助实现实时仿真

Discovery Live之所以能够成为现实,部分原因归功于图形处理器(GPU)计算能力的大幅提高,其目前已经超过了中央处理器(CPU)的计算能力。最新GPU接近超级计算的容量与速度,因此仿真时间能够从数小时缩短到数秒。GPU的计算能力比CPU的要高出一个数量级。目前一个500美元的GPU卡可以并行运行数千个处理器;同等的CPU卡只能运行8个处理器。虽然单个CPU的速度比GPU快一点,但是ANSYS决定充分利用计算能力势不可挡的发展优势⸺可即时实现数千倍加速,从而把仿真时间从数分钟、数小时或者数天缩短到数秒钟。

solve modal simulation quickly

包含1300个部件的模态仿真只需30秒求解时间。

 

“这是目前为止我见到的速度最快、最简便、最直观的CFD工具。奇妙的是,它可以从参数模型开始、跳过网格并实时稳定。实时修改组件功能可显著缩短迭代间隔,我甚至无法估量时间。”
— Waylan Elmenhurst,4D RD&D公司创始人兼负责人

编写大规模并行求解器软件

针对CPU编写的软件无法自动在GPU上运行。ANSYS工程师重新创建一个新的求解器,以便支持GPU架构在本地运行。他们首先从作为ANSYS产品线支柱的、经过验证而且值得信赖的数值方法入手,然后针对GPU的大规模并行架构进行调整。工程师创造了新的专有算法与方法,其能够发挥GPU所提供的强大计算能力。另外,由于GPU目前的发展速度超过了摩尔定律的预测规律(而CPU发展速度较慢),基于GPU打造Discovery Live可确保未来许多年的速度与计算发展。另一个关键之处是将ANSYS SpaceClaim用作Discovery Live的平台。由于Discovery Live包含SpaceClaim中所有的几何模型创建与修改工具,因此针对任何3D模型,工程师不但可以执行仿真,而且可以在仿真过程中进行修改。修改完成后相关结果立即更新,不涉及网格重新划分。为了使仿真成为3D设计的重要驱动力,关键一点是设计人员能够在仿真过程中进行编辑以改善设计。

模型复杂性不再重要

利用Discovery Live,工程师可以在数秒内完成整个发动机组以及冷却通道和数万个表面的快速结构仿真。用户只需选择材料;施加载荷,例如施加到发生燃烧和产生巨大力值的活塞缸体表面;然后在数秒钟内就能够看到整个引擎3D空间的应力。它们甚至只需一次点击就能够以动画方式显示仿真变形结果。

为何一个具有数万个表面的复杂发动机组能够如此迅速地完成求解?答案在于形状复杂性不再是求解过程的重要因素。Discovery Live仿真主要取决于所求解的几何模型的体积,而非复杂性。

thermal results

即时体积热仿真可以显示流体的混合。

 

“我从没想过不去攻读高级工程学位也能进行CFD建模。我只不过摆弄几个小时就在Discovery Live中完成了结构仿真。直观的UI使我能够轻松利用它优化我的求解过程。”
— Olivia Lim,Airloom Energy公司材料/结构工程师

几乎不损失精度即可获得灵活度

Discovery Live允许用户针对给定仿真选择更高速度或更高保真度。实际上,这样可以设置需要求解的最小特性的尺寸,而且使用户能够在仿真速度和保真度之间做出取舍。

Discovery Live行调整和深入研发工作。Discovery Live可以提供定向求解,这意味着改变特定参数或几何特征能够让设计按预期方向发展。在Discovery Live中发现了有前景的设计方案之后,工程师可以把它无缝导入ANSYS MechanicalANSYS CFDDiscovery AIM软件,以便针对高精度和更高保真度结果执行仿真。

眼见为实

凭借 Discovery Live,ANSYS为仿真打开了一个全新的领域,使所有工程师都能够从中受益,并且无论其专业技术水平如何。能够近乎实时获得仿真结果使未来工程仿真的应用方式取得了质的飞跃。在产品研发前期利用前所未有的实时结果可以节约后期成本,因为那时进行设计变更的代价非常高昂。更棒的是,用户利用此工具的交互性能够探索更多设计选项。广泛的前期试验研究可以创造出在传统流程中可能会错失的创新设计方案,从而带来突破性产品。这就是它为何被称为ANSYS Discovery Live:所有工程师第一次拥有实时试验的强大力量,可以帮助他们探索和发现更多奇思妙想。

change simulation type
change simulation type
Discovery Live能够在数秒内轻松切换物理场⸺从车辆周围气流到其机械应力。

DISCOVERY LIVE的四大关键优势

  1. 速度:仿真速度快得接近实时。GPU的计算能力加上ANSYS的高效架构使这种速度成为现实。
  2. 易于使用:消除了网格划分操作,而且软件可以制定所有仿真设置决策,因此用户能够集中精力处理物理场而不用关注求解器。
  3. 新方法:新的仿真方法能够实现对CAD几何模型缺陷或者STL文件等小面数据的仿真。这些方法意味着模型复杂性不会减慢求解过程。
  4. 交互性:交互功能使工程师能够实时修改物理场、几何模型和结果显示,从而在设计创意出现时能够立即进行探索。

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