Cornell Pump оптимизира своя софтуер за високо изчислителнана среда на R системи.
Боб Cramblitt
|
Преглед на вътрешни модели на потока на центробежна помпа Корнел моделирана с CFdesign. Подчертава се налягането на течността. |
След години, на извънредно заседание на експерименталните резултати в областта, високо-изчислителните пресмятани (НРС) се превръщат в реалност за ежедневния инженер. Особено за Cornell Pump Co.
50-годишната компания, базирана в Clackamas, има 100X подобряване на производителността благодарение на CFD симулациите използвайки реални модели. Това е станало възможно благодарение на комбинацията от нови НРС и модули за движение, които са на разположение за симулация в софтуера CFdesign и конфигурацията на компютърните клъстери на научноизследователските системи на Windows HPC Server 2008.
"Ние вече имаме възможността да преминем от 200 часа нужни за изчисляване на времето за генериране на симулация на работата на помпата, на само два часа," казва Андрю Enterline, конструктор в Корнел.
Комбиниран опит
Проектът НРС започна, когато от Корнел влезли във връзка с Брайън Kucic, основател на R системи, за да разберат, как той може да допринесе за ускоряване на симулациите по работата на помпата, и това да се използва за оценка на проекти. Kucic контактнал Blue Ridge Numerics, производителя на CFdesign, за да оптимизират своя софтуер „R системи”за НРС.
„R системи” се обръщат към Националния център за суперкомпютърни приложения (НЦСП), който не е типичен продавач на сървърно време. Фирмата копае по-дълбоко, партнирайки си с клиенти и с независимите доставчици на софтуер (ISV), за да определи най-добрата конфигурация за увеличаване ефективността на нейните приложения.
И Blue Ridge Numerics е в бизнеса за скорост, но от друга гледна точка. Нейния CFdesign софтуер дава възможност на конструкторите да пуснат флуиден поток и симулация на топлинния трансфер отпред в процеса на разработване на продукти, и така да допринесът за намаляване на времето и разходите, свързани с физическите прототипи за тестване, и позволява да се отделят повече време и ресурси за продуктови иновации.
От 1.5x до 100X
Обикновено са необходими около 300 повторения, за да се осигурят достатъчно данни за Корнел свързани с оценката на даден проект на помпа. С около 1,5 повторения на час преди проекта НРС, оценката на един проект се равняваше на около 200 часа.
Blue Ridge инженерите работили с Грег Келър от „R системи”, за да инсталират CFdesign на R системен клъстер, първоначално на система с три нода и 24 ядра. Започнали симулации на центробежни помпи за нуждите на развитието на селскостопанския пазар. Първите резултати показват 1,5 пъти ускоряване. Enterline е доволен от резултатите, тъй като това ще намали времето за пресмятане на всяка помпа от около 200 часа до 136 часа. Но, Blue Ridge и „R системи” имат и други цели.
"В нашите тестове с нови CFdesign НРС и модули за симулация и анализ на флуидно движение, ние видяхме много вълнуващо подобрение на производителността", казва Ед Уилямс, Главен изпълнителен директор на Blue Ridge Numerics".
След няколко работни места, предназначени за изпитване и проверка на производителността и мащабируемостта, „R системи” пускат симулациите на осем нода с Microsoft Windows HPC 2008 клъстери. Системата включва Dell 1950 Harpertown 2.66GHz Intel Quad Core с 16 GB оперативна памет на нод, двойна шина за обмен на данни InfiniBand, 73GB дисково пространство и 1TB място на сториджа.
Резултати от тестовете показват, че обикновено са необходими около 300 повторения, за оценка на даден проект, и сега това може да се извърши до два часа с комбинация от новия CFdesign НРС и модулите за движение + клъстърите на „R системи”.
За непосветени, на 100X подобряване на производителността може да звучи подозрително, но Уилямс знае какво да очаква.
"Казах на Корнел да очаква покачване на скоростта на работа от 20X нагоре, но си мислех, че ние ще се доближим по-скоро до 100X", казва Уилямс. "20X увеличение идва с новите алгоритми на CFdesign в модулите за движение, увеличаване на ефективността, което означава, че каквото клиентите виждат на компютъра, това ще бъде и реалната картина. Корнел също има на 4-5X подобрение ... в съчетаване на модули с НРС, с конфигурация „R системи” и НРС, при което се получава 100X подобрение."
НРС: Край на големите разходи
Въпреки, че резултатите са силно подпомогнати от комбинацията на „R системи” с хардуерните системи, Уилямс казва, че дори и малки, евтини клъстери могат да генерират значителни подобрения при изпълнение.
"НРС носи огромна стойност и предлага много алтернативни конфигурации за компании от всякакъв размер," казва той. "Дори и скромни два компютъра с Windows HPC мини-клъстер, снабдени с нашия модул НРС, създават достатъчно конски сили, за да се ускори времето за анализ до 400%."
Повече време за Проектиране
За Корнел помпи, работата се увеличава от НРС и от новите алгоритми за ротация на CFdesign, като всичко това ще има сериозни последици за развитието на новите помпи. Свиването на времето за компютърна симулация от седмици до часове, навява очаквания за намаляване на броят на тестовите отливки за помпи, на които трябва да бъдат извършени физически тестове.
Физическият тест за Корнел обикновено изисква пет седмици + шест или седем седмици от леярната за направа на отливките, няколко седмици за частите на помпата, както и една или две седмици за тестване. Премахването на само един от тези физически тестове може да спести много време от развитието на продукта. "С много по-бързи скорости на движение, ние ще бъдем в състояние да направим много повече симулаций за по-малко време," казва Enterline. "Ние ще отделим повече време за разработване на продукта и по-малко време и пари за преработи по модела.”