자동차: 피스톤 스커트 성능 최적화

선도적인 자동차 제조업체와 공급업체에게 제품 개발은 여전히 ​​비용과 시간이 많이 소요되는 작업입니다. 까다로운 고객, 엄격한 규정, 경쟁이 치열한 환경으로 인해 엔지니어링 및 제품 개발의 역할이 회사의 전망을 좌우할 수 있는 지점까지 높아졌습니다.
고급 엔지니어링 시뮬레이션은 차량 개발의 초기 단계에서 핵심적인 역할을 하므로 자동차 엔지니어는 하드웨어에 투자하지 않고도 다양한 설계 반복을 진행할 수 있습니다. 오늘날 시뮬레이션 및 추가 분석에 사용되는 컴퓨터 지원 설계는 매우 복잡합니다. 현장 고성능 컴퓨팅(HPC) 클러스터를 사용하더라도 이러한 분석을 실행하는 데 며칠 또는 몇 주가 걸릴 수 있습니다. 또한 설계 공간을 완전히 탐색하기 위해 설계 반복을 병렬로 실행하는 것은 엔지니어가 HPC 용량 제약에 직면하고 작업을 실행하기 위해 대기열에서 기다려야 하기 때문에 여전히 매우 어렵습니다.
주요 자동차 제조업체를 위한 새로운 프로그램에 대한 위의 우려 사항을 해결하기 위해 Tier 1 자동차 공급업체는 Rescale을 선택했습니다. 우리 고객은 Rescale을 사용하여 접촉 마찰로 인한 전력 손실을 최소화하려는 목표로 내연 기관의 피스톤 스커트 프로파일을 최적화하기 위한 실험 설계(DOE)를 설정하고 계산했습니다. 유연성과 프로파일이 피스톤-실린더 상호 작용 표면의 모양을 결정하므로 피스톤 스커트를 최적화하는 것이 필수적입니다. 이 DOE는 4가지 부하 조건(공회전, 도시, 고속도로, 중간 부하)에 대해 수행되었으며 각 조건에 대해 150회 이상의 시뮬레이션을 수행했습니다. 시뮬레이션 모델은 피스톤의 완전한 파라메트릭하고 유연한 3D 모델이었습니다. 피스톤의 열적 및 기계적 변형이 모두 고려되었습니다. 이 특별한 경우, 솔버는 엔진 관련 성능 현상 조사에 사용되는 독점 실린더 분석 시뮬레이션 코드였습니다.
대규모 병렬 시뮬레이션을 수행하려면 수백 개의 클러스터 프로세서가 필요한 경우가 많으며 상당한 초기 하드웨어, 소프트웨어 및 IT 지원 인력 비용이 필요합니다. 결과적으로 이러한 유형의 시뮬레이션은 최대 규모의 자동차 제조업체를 제외하고는 거의 접근할 수 없는 상태로 남아 있습니다. 또 다른 과제는 수백 개의 개별 시뮬레이션이 포함된 전체 DOE를 실행하는 데 몇 주가 걸릴 수 있어 상용 설계 주기에 비실용적이라는 것입니다.
Rescale 플랫폼을 사용하여 사용자는 몇 분 만에 전체 DOE를 설정할 수 있었습니다. 사용자가 작업을 제출하면 Rescale 기반 독점 솔버는 다음과 같이 수행됩니다.

• 작업 제출 후 32분 이내에 XNUMX개의 프로세서가 동적으로 프로비저닝되었습니다.
• 고객이 제공한 독점 코드가 32개 프로세서 클러스터 전체에서 호출되어 672개 설계를 시뮬레이션했습니다.
• 결과는 수집되어 후처리 및 분석을 위해 로컬 서버로 전달되었습니다.
• 완료 시 클러스터 전체의 모든 컴퓨팅 인스턴스가 삭제되었습니다.

보안 문제도 완전히 해결되었습니다. Rescale 작업은 SOC 2 및 ITAR 인증 인프라에서 실행됩니다. 모든 고객 데이터는 엔드투엔드 암호화 환경에서 전송되었습니다. 데이터 혼합이 발생하지 않도록 전용 클러스터 인스턴스가 프로비저닝되었습니다. 사건이 완료되면 데이터가 삭제되었습니다.
이 경우 고객은 이 작업을 Rescale의 플랫폼에서 실행하면 로컬에서 실행하는 것과 비교하여 시뮬레이션 실행 시간이 90% 이상 줄어들고 엔지니어링 인력이 약 120시간 절약된다고 추정했습니다. 또한 각 로드 케이스에 대해 150개 이상의 시뮬레이션을 실행하면 고객이 로컬 컴퓨팅 하드웨어에서 로드 케이스당 일반적인 5~10개의 시뮬레이션만 실행했다면 숨겨졌을 중요한 통찰력이 드러났습니다.
자세한 내용은 다음 주소로 문의하세요. sales@rescale.com