Um ponto forte na atuação do IPT é sua reconhecida competência laboratorial para realizar atividades de pesquisa, desenvolvimento, ensaios e análises. Para o pesquisador Efraim Cekinski, do Centro de Tecnologia de Processos e Produtos do IPT, a implementação do Cluster Computacional no Instituto abre espaço para simulações de muitos desses processos com grande precisão, em menos tempo e a custos mais baixos. Entretanto, isto não significa que ocorrerá uma troca do ensaio laboratorial pelo virtual. “Ao contrário – diz ele – os métodos são complementares e nisto o IPT oferecerá aos seus clientes um diferencial muito vantajoso, que é juntar a capacidade de realizar simulações virtuais à competência para fazer as necessárias validações experimentais em uma moderna rede laboratorial. Ao invés de efetuar 50 testes em laboratório, será possível realizar esta quantidade de simulações e apenas cinco testes para validação.”
Simulação em CFD de vetores atuando em pás de rotor
Segundo Efraim, pioneiro no uso do Cluster Computacional do IPT, seu primeiro projeto atendeu a uma demanda da empresa Duke Energy, que precisava avaliar o desempenho de um rotor para geração de energia. Os primeiros contatos foram feitos em 2006 e, uma vez aprovada a realização deste projeto no Centro de Engenharia Naval e Oceânica do IPT, foram adquiridas 20 licenças de uso do software necessário, denominado Ansys. “Empregamos a metodologia da Fluidodinâmica Computacional, conhecida por CFD na sigla em inglês. Trabalhamos com CFD desde 1998 e fazemos simulações virtuais gerando figuras 3D e gráficos tipo XY, que refletem o desempenho de processos e equipamentos. Para isso, é necessário desenhar o equipamento e inserir sua malha, que nada mais é do que um fracionamento da peça a ser estudada no maior número possível de elementos, que serão analisados separadamente em busca de soluções. Quanto maior o número de elementos fracionados, mais precisas serão as respostas.”
No caso do rotor da Duke Energy, chegou-se a 100 milhões de elementos. “Antes do Cluster não tínhamos a capacidade computacional para simular o conjunto todo do rotor, os testes só chegavam a cerca de cinco milhões de elementos. Hoje conseguimos simular o sistema todo, agora dividido em 100 milhões de elementos. Enquanto tive o privilégio de ser usuário único, pude acelerar bastante o processo utilizando de uma vez as 20 licenças do software só neste caso, mas a partir de agora seu uso passa a ser compartilhado por outros centros técnicos do Instituto.” Os resultados das simulações obtidos por Efraim nos testes do rotor foram exemplares em comparação com as simulações em laboratório feitas pelo fabricante, a Voith Hydro. “A diferença entre os valores obtidos na simulação e experimento laboratorial, foi de apenas 1%”, comemora Efraim.
O compartilhamento do Cluster Computacional entre os centros técnicos do IPT irá ampliar os benefícios da ferramenta. “No caso do CFD, que já anda pelo mundo há algum tempo, dos projetos de Fórmula 1 aos foguetes da Nasa, poderemos estender sua aplicação a projetos de aviões, exploração de petróleo e gás, gaseificação de biomassa, eletromagnetismo, nanobiotecnologia, microfluídica, fluidos, emissões de motores, contaminantes, processos térmicos, avaliação de ruído, entre tantos outros.
“Cluster” – O IPT finalizou a implantação de seu cluster computacional, um conjunto de servidores de alto desempenho fornecido pela empresa Silicon Graphics International. Serão beneficiadas as atividades de pesquisa que utilizam ferramentas de simulação computacional como Ansys, Fire Dynamics Simulator (FDS) e OpenFOAM para executar aplicações específicas, em especial projetos de pesquisa e desenvolvimento. O cluster do IPT, modelo XE 1300, conta com 64 núcleos (cores) de processamento e desempenho máximo de 716.8 operações de ponto flutuante por segundo, na sigla em inglês. A instalação do cluster integra o projeto Centro de Alto Desempenho e Armazenamento Compartilhado (Cadac) aprovado pela Financiadora de Estudos e Projetos, a Finep.
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