KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT! Önök Dr. Horváth Zoltán Módszerek, amelyek megváltoztatják a világot – A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége.

Az előadások a következő témára: "KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT! Önök Dr. Horváth Zoltán Módszerek, amelyek megváltoztatják a világot – A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége."— Előadás másolata:

1 KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT! Önök Dr. Horváth Zoltán Módszerek, amelyek megváltoztatják a világot – A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége c. előadását hallhatják! 2010. november 10. 1

2 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 Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége 2 2010. november 10.

3 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.

4 1. Mi a számítógépes szimuláció? A világ Jelenségek: természettudományos, ipari, környezeti, gazdasági… A jelenségek tanulmányozása – megfigyelések – kísérletek – mérések 4 Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége Számítógépes szimuláció Fizikai, matematikai modell felírása, „egyenletek” a lényeges hatásokból, adatokból „Egyenletek” közelítő megoldása. Kiértékelés Validálás (a szimuláció hitelesítése mérésekkel) 2010. november 10.

5 Példák szimulációkra 5 Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége 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 2010. november 10.

6 1. Példa: futómű mellső tengelyének terhelése 6 Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége 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. 2010. november 10.

7 Példa: futómű mellső tengelyének terhelése 7 Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége 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 2010. november 10.

8 Példa: kazán hatásfokának számítása 8 Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége 2010. november 10. Levegő és gáz áramlása fatüzelésű kazánban Szimulációs idő: 1 magon: 1696, 2 magon: 1084, 16 magon: 209

9 Példa: tükör által keltett zaj számítása 9 Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége 2010. november 10. s Virtuális szélcsatorna-szimuláció Következtetés: 0,3 mm-es gyártási pontat- lanság már kritikus lehet

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.

11 Egymást követő munkafolyamatok 11 Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége Példa: motorban lévő gázáramlás szimulációja és szívócsatorna optimalizálása 2010. november 10. CADMeshCFD

12 Szimuláción alapuló automatizált optimalizálás 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 2010. november 10. CAD MESH CFD OPTIM

13 Erőforrások (sokprocesszoros gépek, szoftverek): 13 Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége Egyszerű, web-es elérés! Jelszavasan védett Ipari felhasználásra is Job menedzser és ütemező 3 sokprocesszoros gép („szuperszámítógép”) és 2 kereskedelmi szoftver választható Saját fejlesztésű GPU- kódok is elérhetők lesznek itt 2010. november 10.

14 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 (2009.09.01- 2011.08.30.) 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.

15 Példa: szimuláció saját algoritmussal 15 Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége 2010. november 10. Eddigi eredmények: egyes áramlástani algoritmusok begyorsítása kb. 2000- szeresére (8 GPU vs. 1 CPU core)

16 Példa 16 Dr. Horváth Zoltán: A számítógépes szimuláció és optimalizáció jelentősége 2010. november 10.

17 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.

18 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.

19 KÖSZÖNJÜK MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET! A program szervezői, támogatói: A rendezvény a „SZ i ENCE4YOU – Tudás- és tudomány disszemináció a Széchenyi István Egyetemen” című projekt keretében valósult meg. TÁMOP-4.2.3-08/1-2008-0011