신속한 CFD 서피스 래핑: 메시의 속도와 일관성 확보

메시 일관성 보장

앞서 설명한 것처럼 속도는 핵심 속성이지만 시뮬레이션 결과에 대한 신뢰를 보장하기 위해서는 결과의 일관성도 그에 못지않게 중요합니다. 유니티는 소프트웨어 버전과 코어 수가 다르더라도 일관성을 유지하는 것을 목표로 합니다.

광범위한 테스트에서 최종 표면 트라이앵글의 변동은 1% 미만이었습니다. 특히 아래 그림과 같은 코르벳 지오메트리의 경우 2506과 2510 사이의 최종 표면 트라이앵글 수의 변동은 0.005%에 불과했습니다. 2510 버전에서는 1, 32, 48개의 프로세서를 사용한 세 번의 실행에서 직렬 실행과 비교했을 때 변동이 0.06%에 불과했습니다.

서피스 래퍼 결과의 이러한 일관성은 후속 리메시싱된 서피스 및 결과 볼륨 메시도 일관성을 유지한다는 것을 의미합니다.

서피스 리메셔 성능 향상으로 메시 생성 속도 향상

MPI 서피스 래퍼는 상당한 성능 향상을 제공하고 적용 시 워크플로를 가속화합니다. 하지만 지오메트리에 따라 서피스 메시 작업은 여전히 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 버전 2506에서는 서피스 리메셔 기능을 개선하여 실행 시간을 최대 40%까지 단축할 수 있습니다. 하지만 이는 케이스의 복잡성과 입력 CAD의 품질에 따라 달라집니다.

예를 들어, Corvette 지오메트리(볼륨 메시의 93백만 셀)는 서피스 래퍼를 실행할 필요가 없는 DrivAer 지오메트리 케이스(볼륨 메시의 855백만 셀)에 비해 지오메트릭 입력이 덜 깔끔합니다. 즉, 이러한 서피스 메시 설정을 선택하여 855M 셀에 가까운 코르벳의 볼륨 메시를 빌드할 경우 프로세스가 훨씬 더 오래 걸립니다. 이는 메시 알고리즘의 성능을 평가할 때 컨텍스트의 중요성을 강조합니다.

향상된 알고리즘과 하드웨어로 메시 성능 최적화

Simcenter STAR-CCM+의 제품 전략에서 중요한 부분은 메시를 포함한 모든 알고리즘의 성능을 향상시키는 것입니다. 제품 개발팀은 이 목표를 위해 최선을 다하고 있습니다. 하지만 메시 성능은 사용되는 알고리즘이나 모델의 크기와만 관련이 있는 것은 아닙니다. 예를 들어, 필요하지 않은 메시를 과도하게 세분화하면 CFD 시뮬레이션의 처리 시간에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

그럼에도 불구하고 시뮬레이션 처리량에 큰 영향을 미칠 수 있는 또 다른 요인, 즉 사용되는 하드웨어에 대해 말씀드리겠습니다.

단일 코어를 사용하여 서피스 메시를 생성하는 데 필요한 시간을 평가하여 두 가지 다른 AMD 프로세서를 비교하겠습니다(Simcenter STAR-CCM+의 서피스 리메셔는 현재 직렬 모드에서 작동하므로). 관련된 프로세서는 AMD EPYC 7532 Rome과 AMD EPYC 9755 Turin입니다(다행히도 이 테스트에 맞춰 몇몇 동료들이 새 컴퓨터를 아낌없이 제공해주었습니다!). 드라이에어와 마세라티 지브리 지오메트리 모두에 대한 표면 메시를 만들겠습니다.

어떤 프로세서에 돈을 걸고 싶으신가요?

아래 그림에서 볼 수 있듯이 AMD EPYC 9755 Turin은 구형 제품(4년 2개월 차이)보다 성능이 뛰어나며 최대 1.9배 더 빠른 표면 메시를 제공합니다. 하지만 앞서 설명했듯이 메시 성능을 평가할 때는 컨텍스트가 중요하며, 훨씬 단순한 입력 지오메트리에 대한 서피스 메시가 최종 볼륨 메시 수에 관계없이 지브리 사례(서피스 리메셔 전에 서피스 래퍼를 실행해야 함)보다 훨씬 적은 시간이 소요되는 이유도 여기에 있습니다(최종 볼륨 메시 수에 관계 없이). 두 사례 모두 동일한 버전의 소프트웨어(Simcenter STAR-CCM+ 2510)를 사용했지만 두 대의 다른 컴퓨터에서 서피스 메시를 생성했습니다.

병렬 처리 없이도 최신 프로세서는 눈에 띄게 빠른 메시 생성을 제공합니다. 이는 주로 서피스 메시가 메모리 대역폭에 제한을 받기 때문입니다. 즉, 성능은 클럭 속도보다는 메모리에서 데이터를 얼마나 빨리 전송할 수 있는지에 따라 달라집니다. AMD EPYC 9755 Turin은 더 크고 효율적인 L1/L2/L3 캐시 구조를 특징으로 하며, AMD EPYC 7532 Rome이 사용하는 DDR4에 비해 더 높은 대역폭과 더 낮은 지연 시간을 가진 DDR5 메모리를 지원합니다. 성능 향상의 정도는 관련된 메시와 케이스의 복잡성에 따라 다르지만 다른 메시도 최신 하드웨어의 이점을 누릴 수 있다는 점도 주목할 만합니다.

신속한 CFD 서피스 래핑과 더 빠른 서피스 메시로 혁신 추진

메시 성능은 모든 산업 분야에서 혁신을 가능하게 하는 CFD 시뮬레이션에 매우 중요합니다. Simcenter STAR-CCM+ 2510의 CFD 서피스 래핑의 진화는 시뮬레이션 엔지니어에게 중요한 도약을 의미합니다. 최신 서피스 래퍼는 MPI 병렬화의 성능을 더욱 활용함으로써 가장 복잡하고 ‘더티’ 지오메트리에 대해서도 빠르고 안정적이며 확장 가능한 메시를 제공합니다. 이러한 발전 덕분에 엔지니어는 CAD를 정리하고 메시를 기다리는 시간이 줄어들어 설계 공간을 탐색하고 더 많은 설계 결정을 더 빠르고 자신 있게 내리는 데 더 집중할 수 있습니다.

그리고 더 나은 예측을 더 빠르게 수행할 수 있도록 지원하기 위해 노력하고 있다는 Ajay Agrawal의 글을 읽었습니다:

더 나은 예측을 하면 판단의 가치가 높아집니다. 건조한 상태를 유지하는 것을 얼마나 좋아하는지, 우산을 들고 다니는 것을 얼마나 싫어하는지를 모른다면 비가 올 가능성을 아는 것은 도움이 되지 않습니다.

이는 모든 엔지니어에게 당부하고 싶은 말입니다. AI/ML과 물리 기반 시뮬레이션 모두에서 예측이 더 빠르고 쉽게 생성된다는 사실은 예측을 기반으로 올바른 판단을 내리는 데 더 많은 시간을 할애해야 한다는 것을 의미합니다.

Simcenter STAR-CCM+ 2510의 더 흥미로운 새로운 기능을 계속 지켜봐 주세요!

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