福特汽車公司是美國最大的工業(yè)壟斷組織和世界重要跨國企業(yè)之一。對于福特公司來說，利用高性能計(jì)算（HPC）來進(jìn)行建模仿真早已不是新鮮的技術(shù)，在20世紀(jì)80年代與Control Data Corporation（當(dāng)時全球最快的超算）合作，用于支持其CAE應(yīng)用程序軟件的使用，這一舉措大大減少了公司對內(nèi)部軟件開發(fā)的需求。

總部的CAE總工程師Nand K. Kochhar表示：“HPC和CAE仿真技術(shù)是我們產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。直到今天，這已經(jīng)不是一項(xiàng)技術(shù)，而是公司業(yè)務(wù)的重要戰(zhàn)略。HPC的運(yùn)用是實(shí)現(xiàn)我們整體業(yè)務(wù)計(jì)劃的關(guān)鍵，在優(yōu)化產(chǎn)品開發(fā)、創(chuàng)造高質(zhì)量產(chǎn)品并縮短產(chǎn)品上市時間等發(fā)揮巨大效用?！?/p>

創(chuàng)新為引

安全、經(jīng)濟(jì)和減少噪音是福特汽車對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本要求。因?yàn)樵谄嚨脑O(shè)計(jì)、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，多條生產(chǎn)線需同時發(fā)力，因此對工作效率要求很高。為了保障研發(fā)和生產(chǎn)的效率，除了CAE軟件的分析技術(shù)要求之外，還需高性能計(jì)算資源的支持。例如NASTRAN和LS-DYNA軟件，工程師們可以利用它們進(jìn)行氣缸冷卻預(yù)測分析、振動、耐撞性、耐久性等性能多方面分析，得益于HPC的支持，能將分析時間縮減至一半。

LS-DYNA分析福特汽車碰撞測試

在2013年面世并大量投入使用的EcoBoost發(fā)動機(jī)技術(shù)便是在HPC和CAE技術(shù)的支持下完成。為了提高整體車輛燃油效率，福特的團(tuán)隊(duì)利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）結(jié)合超算資源優(yōu)化EcoBoost的設(shè)計(jì)，特別是發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和燃燒方面的研究。

EcoBoost

除此之外，超算資源同時還用于開發(fā)汽車的主被動安全屬性。主動安全措施主要以自適應(yīng)巡航控制和制動支持碰撞警告為主，它使用雷達(dá)直接檢測前方的移動物體。當(dāng)檢測到碰撞危險(xiǎn)時，系統(tǒng)會警告駕駛員，并啟用制動輔助功能，協(xié)助用戶將車與障礙物保持一定的安全距離。

整個車輛的模型是評估主動和被動安全設(shè)計(jì)。工程師根據(jù)各種設(shè)計(jì)和環(huán)境因素模擬崩潰的結(jié)果，而無需實(shí)際構(gòu)建用于測試的物理原型。

HPC還用于模擬車輛內(nèi)部的“NVH”——噪音、振動和粗糙度?？刂破噧?nèi)部噪音是客戶滿意度的主要因素。 

NVH分析

正如Kochhar所說：“HPC幫助我們解決了很多難題，比如允許一定數(shù)量的計(jì)算復(fù)雜性噪音進(jìn)入機(jī)艙，同時能夠最大限度地減少道路、風(fēng)力和車輛動力傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音，這種類型的工作是非常復(fù)雜的，需要大量的計(jì)算資源幫助工程師發(fā)揮自身的創(chuàng)新力?！?br>

技術(shù)是核心競爭力

汽車行業(yè)是一個高速發(fā)展的行業(yè)，競爭日趨激烈，新產(chǎn)品推出的速度也越來越快，用戶對汽車的設(shè)計(jì)要求也越來越高。因此擁有了先進(jìn)的技術(shù)是現(xiàn)今汽車市場企業(yè)存活的基本條件。

隨著科技的發(fā)展，工程師們可以利用HPC資源進(jìn)行更多的虛擬道路測試實(shí)驗(yàn)和風(fēng)洞模擬，這大大減少了工程師對產(chǎn)品物理原型設(shè)計(jì)測試的依賴和成本，并且能夠更快地將質(zhì)量更好的產(chǎn)品推向市場，因而能在競爭激烈的環(huán)境中占領(lǐng)先機(jī)。

風(fēng)洞模擬

同樣的，福特利用仿真技術(shù)和HPC來實(shí)現(xiàn)其在混合動力和電池供電電動汽車發(fā)展中的整體電氣化戰(zhàn)略。工程師們使用HPC、材料模擬、重量優(yōu)化和系統(tǒng)建模，提高了更環(huán)保車輛的質(zhì)量和設(shè)計(jì)。

Kochhar認(rèn)為：“不斷的實(shí)驗(yàn)證明，仿真技術(shù)幫助我們設(shè)計(jì)生產(chǎn)出質(zhì)量更好的產(chǎn)品。得到了HPC資源的支持后，仿真技術(shù)部門如虎添翼，大大縮減了生產(chǎn)開發(fā)的周期，并且避免了許多錯誤。在如今的市場，贏得了時間就贏得了勝利，而多年以來工程師們已經(jīng)能夠利用熟練的分析技術(shù)出色地完成了任務(wù)。”

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