引領(lǐng)設(shè)計(jì)速度：Trek 自行車使用在 NVIDIA GPU 上開發(fā)的車型參加環(huán)法自行車賽

Trek 自行車團(tuán)隊(duì)使用 RTX 技術(shù)加速產(chǎn)品設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)更快的迭代。其通過(guò)逼真的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬，打造出世界一流的自行車。

NVIDIA RTX 正在為設(shè)計(jì)帶來(lái)全新突破，助力 Trek 自行車使用 GPU 將設(shè)計(jì)理念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

作為全球最大的自行車制造商之一，Trek 自行車致力于是打造具有頂尖工藝水平的自行車。Trek 自行車與新合作伙伴國(guó)際連鎖零售商 Lidl 共同擁有一支名為 Lidl-Trek 的自行車隊(duì)，該車隊(duì)使用 Trek 自行車的旗艦產(chǎn)品 Emonda、Madone 和 Speed Concept 參加了一年一度的環(huán)法自行車賽，車隊(duì)的輪組和公路賽頭盔等配件和裝備也由 Trek 設(shè)計(jì)。

自行車設(shè)計(jì)涉及到復(fù)雜的物理學(xué)，其中的一大難點(diǎn)是將空氣動(dòng)力學(xué)效率與舒適性和騎行質(zhì)量相平衡。為了解決這個(gè)問(wèn)題，Trek 團(tuán)隊(duì)正在使用 NVIDIA A100 Tensor Core GPU 進(jìn)行高保真的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）仿真，在打造自行車空氣動(dòng)力學(xué)新標(biāo)桿的同時(shí)，保證騎行舒適性和操控流暢性。

設(shè)計(jì)師和工程師們還通過(guò) Dell Precision 工作站和 NVIDIA RTX 技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)其工作流，采用了 NVIDIA RTX A5500 GPU 和搭載雙 RTX A6000 GPU 的 Dell Precision 7920 工作站等。

實(shí)時(shí)可視化自行車設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程初，該團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)用戶研究提出初步的設(shè)計(jì)概念，提出一系列創(chuàng)意，然后根據(jù)需要制造出原型并迭代設(shè)計(jì)。

為了提高公路和山地騎行的表現(xiàn)，自行車需要提供合適的“路感”。因此，Trek 公司花了大量時(shí)間與運(yùn)動(dòng)員一起，找出需要改變的關(guān)鍵點(diǎn)，包括調(diào)整幾何結(jié)構(gòu)、車架彈性、緩震能力等。

Trek 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在 CAD 流程中使用了 Adobe Substance 3D、Cinema 4D、KeyShot、Redshift、SOLIDWORKS 等圖形密集型應(yīng)用工具；其性能研究團(tuán)隊(duì)在 CFD 仿真中使用了西門子數(shù)字工業(yè)軟件公司的 Simcenter STAR-CCM+，以充分利用 GPU 的處理能力。

NVIDIA RTX GPU 給 Trek 的設(shè)計(jì)能力和工程能力帶來(lái)了巨大的飛躍。公司的可視化團(tuán)隊(duì)可以輕松利用 RTX 技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速迭代，并展示更多設(shè)計(jì)方案。他們還可以將 Cinema 4D 和 Redshift 與 RTX 結(jié)合使用，制作出高質(zhì)量的渲染圖像，近乎實(shí)時(shí)地將不同的設(shè)計(jì)可視化。

Trek 自行車數(shù)字視覺(jué)傳播負(fù)責(zé)人 Michael Hammond 解釋了進(jìn)行充分迭代的重要性：“渲染圖像或動(dòng)畫的速度越快，我們改進(jìn)的速度就越快。但同時(shí)，我們也不想丟失細(xì)節(jié)或花時(shí)間重新建模?！?/p>

在 RTX A5500 的幫助下，Trek 的數(shù)字視覺(jué)團(tuán)隊(duì)能夠突破創(chuàng)作限制，并大幅加快設(shè)計(jì)定稿的速度。Hammond 表示：“RTX GPU 的性能平均比我們使用 CPU 核心的網(wǎng)絡(luò)渲染快 12 倍。在我們的網(wǎng)絡(luò)上完成一次渲染大約需要兩個(gè)小時(shí)，而在 RTX A5500 上只需要大約 10-12 分鐘，也就是說(shuō)迭代速度加快了 12 倍，從而能夠在更短的時(shí)間內(nèi)獲得更高質(zhì)量的渲染和動(dòng)畫效果?！?/p>

加速 CFD 仿真

在過(guò)去十年中，CFD 成為了工程師和裝備設(shè)計(jì)師的重要工具，可幫助更好地了解其設(shè)計(jì)的特性。但 CFD 不止是一個(gè)分析工具，它還可以用于改進(jìn)設(shè)計(jì)，而且無(wú)需對(duì)每項(xiàng)設(shè)計(jì)進(jìn)行耗時(shí)且昂貴的物理測(cè)試。這就是為什么 Trek 將 CFD 整合到其產(chǎn)品開發(fā)流程中的原因。

Trek 的空氣動(dòng)力學(xué)團(tuán)隊(duì)依靠 Simcenter STAR-CCM+ 來(lái)優(yōu)化每輛自行車的性能。為了在實(shí)現(xiàn)最佳空氣動(dòng)力學(xué)性能的同時(shí)，提供舒適的騎乘體驗(yàn)和穩(wěn)定的操控性，Trek 的工程師在設(shè)計(jì)最新一代 Madone 時(shí)采用了 IsoFlow 這一提高騎行舒適性并減少阻力的獨(dú)家技術(shù)。

得益于 GPU 的加速計(jì)算能力，Simcenter STAR-CCM+ 仿真使工程師能夠?qū)⒎抡孢\(yùn)行時(shí)間縮短 85 天。這是因?yàn)榕c搭載 128 核 CPU 的 HPC 服務(wù)器相比，在 NVIDIA A100 GPU 上運(yùn)行 CFD 仿真的速度提高了 4 至 5 倍。

該團(tuán)隊(duì)還可以在 CFD 中分析更復(fù)雜的物理現(xiàn)象，從而更好地了解空氣在多變的現(xiàn)實(shí)世界中的運(yùn)動(dòng)情況。

Trek 自行車空氣動(dòng)力學(xué)負(fù)責(zé)人 John Davis 表示：“現(xiàn)在我們可以在有限時(shí)間內(nèi)運(yùn)行具有更高保真度和準(zhǔn)確度的仿真，這使得我們能夠減少風(fēng)洞測(cè)試的耗時(shí)從而節(jié)約大量成本。在使用 GPU 運(yùn)行 CFD 的前兩個(gè)月內(nèi)，我們?nèi)∠艘豁?xiàng)計(jì)劃中的風(fēng)洞測(cè)試，因?yàn)槲覀儗?duì)仿真的結(jié)果更有信心?！?/p>

點(diǎn)擊“閱讀原文”，進(jìn)一步了解通過(guò) GPU 加速的 Simcenter STAR-CCM+。