SPUMA – Simulation Processing on Unified Memory Accelerators è un software open-source dedicato alla simulazione CFD – Computational Fluid Dynamics, basato su OpenFOAM, che sfrutta uno spazio di memoria condiviso per eseguire simulazioni complesse con maggiore efficienza, sfruttando appieno le potenzialità delle GPU.
CFD open-source con SPUMA
SPUMA: il potenziale della CFD open-source sulle piattaforme GPU
Con SPUMA, una svolta per la fluidodinamica
La fluidodinamica computazionale permette di simulare il comportamento dei fluidi (aria, acqua, gas) e di altri fenomeni fisici complessi “prevedendo” il comportamento del sistema attraverso modelli matematici e riducendo così la necessità di test sperimentali costosi e talvolta impossibili da realizzare in laboratorio.
Uno dei software più utilizzati in ambito CFD è OpenFOAM. Grazie alla sua natura open-source, alla sua modularità e alla vasta comunità internazionale che ne cura lo sviluppo, viene impiegato in settori industriali altamente tecnologici come l’automotive, l’aerospazio, l’energia e la climatizzazione.
SPUMA è una versione avanzata del software OpenFOAM, progettata per sfruttare l’accelerazione delle moderne schede grafiche (GPU). Grazie alla Unified Memory, un’architettura hardware/software che consente alla CPU e alla GPU di accedere a uno spazio di memoria condiviso, semplificando e velocizzando l’elaborazione dei dati.
SPUMA nasce dal progetto europeo exaFOAM e rappresenta una svolta epocale, poiché permette per la prima volta di eseguire in modo stabile e scalabile questo software sulle GPU, aprendo così la strada a simulazioni ad alta fedeltà più rapide e meno costose.
I vantaggi di SPUMA
Un'opportunità per le aziende
SPUMA è un’opportunità concreta e gratuita per le aziende che vogliono migliorare le proprie capacità di simulazione. Basandosi su un software open-source, non comporta spese di licenza, pur garantendo un’elevata efficienza computazionale.
Le potenzialità di SPUMA si estendono a numerosi settori: automotive (ottimizzazione delle prestazioni aerodinamiche dei veicoli); industria aerospaziale, (studi di aerodinamica esterna, valutazione del carico termico e ottimizzazione dei sistemi di propulsione); energie rinnovabili (progettazione di turbine eoliche e impianti solari); climatizzazione e impiantistica (ottimizzazione del flusso d’aria e della distribuzione della temperatura all’interno di edifici); formazione e ricerca (esperimenti numerici avanzati).
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Come funziona SPUMA
Le GPU, cuore dell’architettura di SPUMA, permettono di eseguire simulazioni complesse molto più velocemente rispetto alle CPU tradizionali. Una singola scheda GPU può sostituire centinaia di core CPU, riducendo drasticamente i tempi di calcolo e le risorse necessarie. Questo si traduce in tempi di risposta più rapidi e in un notevole risparmio energetico.
SPUMA consente anche di affrontare simulazioni che prima risultavano proibitive per motivi tecnici o economici: grazie alla scalabilità migliorata e alla ridotta complessità nella gestione delle partizioni del dominio, è possibile gestire con maggiore agilità simulazioni che coinvolgono centinaia di milioni di celle. Ciò apre le porte ad analisi ad alta fedeltà, più vicine alla realtà fisica del problema, e quindi a risultati più precisi e affidabili. La possibilità infine di integrare librerie di algebra lineare esterne, come AMGX di NVIDIA, rende il software ancora più versatile e performante anche in contesti sperimentali.
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