UMIT Research Lab 2012-05-22

1. UMIT Research Lab2012-05-22

2. UMIT Research Lab Center för simulerings- och programvaruteknologi

3. Om simuleringsteknologi Modell Resultat Lösning Problem Simulering Optimering

4. UMIT Research Lab Forskningsområden 50 forskare, utvecklare, ingenjörer Beräkningsbaserad designoptimering Beräkningsmatematik – finita element Styr- och reglerteknik Grid & Cloud Interaktiv fysik och komplexa mekaniska system IT management Teknisk-vetenskapliga och parallella beräkningar Tillämpad matematik – aukustik, elektromagnetism och nanomaterial 200 studenter per årDatavetenskap, Teknisk fysikTillämpad matematik och fysikInteraktion och design, Industriell ekonomi

5. Ny programvaruteknologi - exempel • Elastisk IT för storskaliga virtuella maskiner i servervirtualiseringssystem - Elastisys AB • Simuleringsbaserad design av system för hantering av granulära materal – Algoryx/LKAB/Optimation • Avancerad fysiksimulering för vardagsingenjörer – Algoryx Simulations • Adaptiva parallell CFD-lösare – Enmesh • Designoptimering av akustiska system – UmU & DAS • Energikostnadsoptimering i pappers- massaindustri – UMIT R&D • Analys och ruttoptimering i skogsbruket – UMIT R&D • Simulering inbäddad i webbläsaren – UMIT R&D

6. Industriella samarbetspartners Kluster & institut Skogteknsika klustret Skogforsk ProcessIT Innovations * SIMBER-klustret ** Simovate SME Algoryx Simulation Argentum Cranab Dohi Sweden Enmesh* Eurocon Exait* Limes Audio Monitor Control Center Optimation Oryx Simulations Surgicag Science Timars Vimek Basindustri Atlas Copco**- Boliden Komatsu Forest LKABM-Real Outokompo SCA SKF Sveaskog Volvo CE** Volvo lastvagnar** Övrigt DAS, DLR, FOI, SAP, Umevatoriet, Visualiseringscenter

7. Simulering av vätskeflöden i kullager Problem Bestämma krafter på komponenter i komplex geometri med turbulenta oljeflöden Angreppsmetod Adaptiv multiskal-FEM för Navier-Stokes Modellreduktion för linjär elasticitet FEM Resultat En ny parallell FEM-CFD-lösare Mjukvara Avknoppning pågår Samarbete SKF

8. Realtidssimulering av trådar och membran för kirurgi Problem Realtidssimulering av komplex 3D elasicitetsmodeller Angreppsmetod Icke-linjär Galerkin FEM för trådar och membran Mjukvara Demonstratorkod Samabete Surgical Science

9. Partikelspridning i stadsmiljöer

10. Storskaliga simulering av granulära material och maskiner Problem Effektivt beräkna krafter och flöden i system med granulära material och maskiner  designoptimering Angreppsmetod Icke-slät mekanik för stela kroppar och vätskor, multifysik, parallella numeriska metoder  stora tidssteg Resultat 1M inkompressibla SPH-partiklar i interaktiv tid på GPGPU Rulltrumma med 1.5 M stelkroppar Benchmarking med alternativa metoder Mjukvara Egen kod, AgX Multiphysics Samarbete Algoryx, Boliden, LKAB, Optimation, Oryx, Volvo CE

11. Exempel: systemanalys och ruttoptimering i skogsbruk

12. Simulatorbaserad utveckling av styrsystem för 6-hjuligt servicefordon

13. Modellering av hydrauliskt aktuerad kranarm Problem Snabb och energieffektiv styrning av hydrauliskt aktuerad kranarm Angreppsmetod Modellbaserad styrning som tar hänsyn till friktion och hydraulik Modellbaserad generering av optimala trajektorier Mjukvara Simulink Samabete Komatsu Forest Cranab Skogteknska klustret SLU

14. Designoptimering och inversa problem Problem Bestämma optimal konstruktionsdesign för högtalare, kastande robotarm Bestämma materialparametrar utifrån EM-spridningsdata  virkestorkning Angreppsmetod Numeriska metoder för PDE, modellreduktion Resultat Högtalarhorn med optimal transmission Optimerad kaströrelse Samarbete Valutec, D.A.S. Audio

15. Numeriska metoder för stabilisering av periodiska system Problem Stabilisera periodiska dynamisk system: helicopters, robots, industrial manipulators Angreppsmetod Numeriska studier av motsvarande linjära system ger strategi för att designa stabil reglering Resultat Effektiv och robust numerisk metod för att lösa den periodiska Riccati-ekvationen Samarbete German Aerospace Center (DLR)

16. Process-simulering: energikostnadsoptimering M-Real Simulatoranvändning • bättre energianvändning (X tkr/h) • driftsplanering • projekteringsstöd

17. Process-simulering: energikostnadsoptimering SCA returfiber Statistik och optimering • förenklad modell • optimerad drift utifrån elspotpris (-16%) • större tank (-22%)

18. Effektiva och tillförlitliga parallella algoritmer Problem Storskaliga egenvärdes-probelm med strukturerade och täta matriser Angreppsmetod Parallella matrisoperationer och faktoriseringsalgoritmer med minimal minnes- och datakommunikation Resultat Höjd prestanda på stora icke-symmetriska egenvärdesproblem (100.000 x 100.000) Mjukvara Algoritmer implementeras och distribueras i ScaLapack Abisko hpc cluster at HPC2N Nodes/Cores: 318/15264 (10 'fat', 308 'thin') CPU: 48 cores/node, 4 AMD Opteron 6238 (Interlagos), 12 core 2.6 GHz processors Memory: 10 'fat' with 512 GB RAM/node, 308 'thin' with 128 GB RAM/node Disk: 7200 rpm hotswap SATA disks. 1 TB /'fat' node, 500 GB /'thin' node Interconnect: Mellanox 4X QSFP 40 Gb/s Theoretical Performance (Tflops): 158.75

19. Migrering av stora virtuella maskiner Problem Migrering av virtuella maskiner utan störningar hos aktiva applikationer Angreppsmetod Ny iterativ algoritm som använder cashning, komprimering och prioriteringsordningar Resultat 100-falt ökad prestanda för video-streaming Tillförlitlig, flexibel, resurssnål Mjukvara KVM open source virtualiseringssystem för servrar Samarbete SAP Research, Belfast

20. Tack till finansiärer