ANSYS, superato
il miliardo di celle
Un team italiano si avvale di software ANSYS
e di un supercomputer per infrangere la barriera del miliardo di celle
ANSYS ha annunciato la prima simulazione commerciale di più
di un miliardo di celle realizzata con software ANSYS: una pietra miliare per
l’azienda e per tutto il settore. Un team di ricerca italiano guidato
dall’Ingegner Ignazio Maria Viola, membro del gruppo di ingegneri che
ha lavorato con il team di Luna Rossa per l’America’s Cup 2007,
ha condotto l’importante simulazione nell’agosto scorso per studiare
le caratteristiche aerodinamiche di uno yacht America’s Cup. Dato che
l’utilizzo della simulazione diventa sempre più strategico nel
processo di creazione di prodotti vincenti, e che allo stesso tempo permette
di ridurre sensibilmente i costi e il ciclo produttivo, risolvere problemi di
questa portata diventa un imperativo per affrontare la simulazione di interi
sistemi o sottosistemi.
Le celle di calcolo sono elementi essenziali nel processo di
simulazione. Per eseguire una simulazione, la superficie dell’area o il
volume della geometria presa in considerazione vengono suddivisi in centinaia
di migliaia, o milioni, di parti più piccole note come celle, alle quali
vengono applicate delle equazioni. Il risultato di tali calcoli consente di
predire il flusso di un fluido all’interno di ogni cella e, di conseguenza,
ottenere una simulazione che tenga conto del complesso della superficie. Maggiore
è il numero di celle, più dettagliata e completa potrà
essere la simulazione. Solo quindici anni fa, simulazioni dell’ordine
di 60mila celle erano considerate all’avanguardia. Negli ultimi anni,
simulazioni con centinaia di milioni di celle sono state eseguite da aziende
leader. Ora, superare il miliardo di celle per una sola simulazione è
un risultato straordinario per tutti coloro che sono impegnati nel settore della
simulazione.
“Oltre all’impresa tecnologica legata alla risoluzione
di un problema di questa entità, tale risultato costituisce un’altra
pietra miliare per ANSYS, impegnata nella realizzazione di strumenti di simulazione
in grado di offrire output di qualità e facile utilizzo”, ha dichiarato
Jim Cashman, presidente e CEO di ANSYS. “La qualità viene sacrificata
ogni volta che un ingegnere è costretto, a causa di limitazioni tecnologiche,
ad affrontare, invece che tutto un sistema, solo una parte di esso. Questo successo
è un altro passo avanti verso la simulazione di problemi complessi senza
compromessi sulla qualità”.
La simulazione da più di un miliardo di celle ha visto
la collaborazione di Ignazio Maria Viola con gli ingegneri di due importanti
organizzazioni italiane: Raffaele Ponzini del CILEA (Consorzio Interuniversitario
Lombardo per l’Elaborazione Automatica), per conto del quale ha messo
a disposizione del progetto il supercomputer Lagrange, una delle macchine più
potenti al mondo, e il Professor Giuseppe Passoni del Politecnico di Milano.
La Regione Lombardia ha finanziato il progetto.
La simulazione di uno scafo dell’America’s Cup include
alcuni fra i più complessi fenomeni fisici, idrodinamici e aerodinamici,
e la loro interazione. Il caso oggetto della simulazione da più di un
miliardo di celle si è focalizzato sull’impatto aerodinamico del
vento sullo yacht in fase di navigazione controvento, con particolare enfasi
sulla randa e su uno spinnaker asimmetrico. I rilievi condotti utilizzando la
galleria del vento del Politecnico di Milano hanno permesso di ricostruire la
geometria delle vele nelle condizioni di vento di riferimento, come punto di
partenza per la simulazione fluidodinamica dettagliata. Il supercomputer utilizzato
è stato l’HP Cluster Platform 3000BL del CILEA con sistema operativo
Linux®, un sistema dotato di 208 server blade HP ProLiant BL 460c e processori
Intel® Xeon® 3.166 GHz quad core. Il picco complessivo della performance
del sistema è stato di 22 teraflop al secondo (22mila miliardi di calcoli
a virgola mobile). Il sistema è stato da poco inserito nella lista dei
TOP500 supercomputer mondiali alla posizione 135.
L’intera analisi è stata completata in sole 170
ore (poco più di una settimana), grazie alle prestazioni di parallel
processing del software su risorse hardware così imponenti. Il time frame
è considerato industrialmente accettabile quando il valore della soluzione
al problema complesso è critico per il raggiungimento di obiettivi strategici.
La successiva comparazione fra i risultati della simulazione e i dati ottenuti
dal test in galleria del vento ha confermato le capacità del software
di fluidodinamica ANSYS di operare con successo anche a livelli di simulazione
così complessi.
“La nostra ricerca indica che si tratta di una delle prime
simulazioni applicate del mondo ad essere stata eseguita utilizzando una singola
mesh di più di un miliardo di celle con software commerciale”,
ha dichiarato Ignazio Maria Viola. “Il nostro team, specializzato e molto
competente, ha messo in campo la propria esperienza in diverse aree per aiutarci
a raggiungere un risultato così importante. Le potenzialità della
simulazione accoppiata a risorse hardware potenti sono significative, e sono
sicuro che vedremo sviluppi rivoluzionari nella progettazione grazie anche al
nostro lavoro”.
Tali risultati nella potenza di calcolo liberano tutto il potenziale
della simulazione. Grazie alle partnership con alcuni fra i principali produttori
hardware, ANSYS assolve il suo impegno di forniture ai clienti le migliori soluzioni
di simulazione del mercato, con un elevato livello di scalabilità sulle
classi di applicazioni più diverse.
“ANSYS ha ricoperto un ruolo fondamentale nel raggiungimento
di questa pietra miliare, che pone ancora una volta l’azienda all’avanguardia
del settore”, conclude Cashman. “La vision di ANSYS ci sprona ogni
giorno a migliorare i prodotti e a portare le nostre soluzioni tecnologiche
ad un livello sempre più alto per soddisfare le esigenze dei clienti.
Il nostro software è stato specificamente sviluppato per adattarsi a
tutti i tipi di sistemi, dal desktop ai grandi supercomputer multiprocessore,
ed è molto gratificante vedere i nostri sforzi ricompensati da un tale
risultato. Senza alcun dubbio, la domanda di simulazioni più impegnative
e dettagliate continuerà a crescere, e il traguardo raggiunto conferma
che ANSYS ha tutti i requisiti per rispondere con successo a questa sfida”.
