在机翼和 PyFR 方面:GPU 技术如何转变气流模拟

by 英伟达中国

玩家们可能已经最先享受到 GPU 技术带来的好处。目前,该技术已发展到企业和超级计算的众多领域,形成了令人印象深刻的冲击力。

现在,伦敦帝国理工学院 (Imperial College London) 航天系高级讲师 Peter Vincent 带领的一个团队正在启动 GPU 加速的全新 PyFR v1.0.0,从而以 10 倍的幅度提升 CFD 技术。

计算流体动力学是流体流动的计算模拟。它有助于工程师理解复杂的空气和流体流动模式,而无需建造风洞。当设计飞行器、风力发电机甚至 F1 赛车时,它们极其有用。

顺应新一代要求

PyFR 是一个开源 CFD 包,采用非常精确的新方法(称为“湍流重建方案”)来处理世界上最具挑战性的一些流体流动问题。尤其是涉及不平稳湍流的问题。

PyFR 在一系列硬件平台上运行,其中包括由 NVIDIA Tesla 加速计算平台支持的大规模集群。

为何使用 Tesla GPU 加速器?关键在于其多核架构。一般现代笔记本电脑有两个至四个核心,而 NVIDIA Tesla GPU 加速器的核心多得多。

Vincent 正在使用 2,500 多个超高性能的计算核心。全新 CFD 软件在数百个这样的 GPU 加速器集群上运行。因此,这些系统每分钟可以进行数十亿次计算,从而处理大量数据。

加速未来发展

最初结果已在 CFD 社区中引起轰动。本周在达拉斯举行的 AIAA 航空论坛大会上展示的一份研究表明,GPU 加速的 PyFR 可以在精确度和效率方面实现 10 倍的增长。

航空航天产业的领军企业 BAE Systems 已成为紧密的合作者。“我们认为 PyFR 的数字精确度、算法和平行性能是其他规范的基准”,BAE Systems 英国公司的 Oscar Neilson 这样说。世界一流的空气动力学已成为英国在航空航天领域取得成功的关键。它在飞行器的空气动力学设计中起着至关重要的作用,可让工程师理解复杂的气流模式,而无需驾驶真正的飞行器。

NASA 格伦研究中心的目标是推动我们对太阳系的探索,对于来自该中心的 H.T. Huynh 等人来说,该技术也具有重大的意义。“对于我来说,PyFR 是变革性的标志”,Huynh 说道。“它让我重新评估我的研究以及我今后的道路。我希望广泛采用这一非凡的精密程序。”

工程师将采用 PyFR 来培养下一代 F1 冠军,还是开发能够将我们带入太空并返回的航天飞机,这又是由 GPU 技术力量提供强大动力的另一个产业。

www.pyfr.org 上详细了解 PyFR。或者通过 @PyFR_Solver 在 Twitter 上关注相关新闻。