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navROM

Die Essenz großer Datenmengen – in Echtzeit auswertbar

Was ist navROM?

Die Applikation navROM berechnet ein Reduced Order Model mit einer der Methoden POD oder Isomap auf Basis eines Satzes von parametrisierten Eingangsdaten („Snapshots“).

Als ROM wird das Modell eines komplexen Vorgangs bezeichnet, das durch Anwendung mathematischer Verfahren so vereinfacht wurde, dass es (viel) einfacher zu handhaben ist. Ein gutes ROM zeichnet sich dadurch aus, dass das vereinfachte Modell in seinen relevanten Eigenschaften sehr gut mit denen des komplexen Vorgangs übereinstimmt. Für das Training der Modelle werden Datensätze benötigt, beispielsweise aus der CFD, die für verschiedene Parameterkombinationen berechnet wurden. Die Modellreduktion führen wir dann mit den Verfahren POD oder Isomap durch. Ersteres nutzt eine Singulärwertzerlegung, zweiteres identifiziert niederdimensionale Strukturen in hochdimensionalen Datensätzen. Im industriellen Alltag ist ein ROM häufig praktisch nutzbar: mit dem reduzierten Modell können sehr schnell Vorhersagen für neue Parameterkombinationen berechnet werden – räumlich und für alle Variablen. Anstatt also eine neue Lösung mittels numerischer Simulation berechnen zu müssen, was Stunden oder Tage in Anspruch nehmen kann, wird die Lösung durch Auswertung eines ROMs innerhalb von Sekunden geschätzt.

Welche Daten können verarbeitet werden?

  • Felddaten (zell- oder punktbasierte) aus Simulation oder Experiment
  • parametrisierte Problemstellung, d.h. jedem Snapshot kann eine spezifische Parameterkombination zugeordnet werden
  • Topologisch äquivalente Netze, d.h. die Netze, auf denen die Felddaten vorliegen, weisen alle die gleiche Anzahl an Punkten auf und besitzen die identische Konnektivität – ggf. muss diese im Rahmen eines Preprocessings hergestellt werden (Link à navROM, navConvert, navMap)

Welche Dateiformate werden unterstützt?

  • Oberflächennetze (.obj, .stl)
  • VTK (.vtk, .vtp, .vtm)
  • EnSight (.case)
  • Femzip (.femzip) – erfordert Lizenz für Femzip*, die nicht in navROM enthalten ist.

Was sind die technischen Voraussetzungen?

  • navROM ist eine Kommandozeilen-Applikation für ein Linux-Betriebssystem.
  • Da die Berechnung eines ROM nicht parallelisierbar ist, skaliert die Rechendauer nicht mit der Anzahl an verfügbaren Kernen, sondern ausschließlich mit der Taktung der CPU.
  • Da für eine verlustfreie ROM-Berechnung alle Eingangsdaten gleichzeitig in den Arbeitsspeicher geladen werden müssen, begrenzt dessen Größe im Alltag in der Regel die Anzahl an Gitterzellen und Variablen, die gleichzeitig im ROM verfügbar sind. Den Speicherbedarf in Byte (ausschließlich für die ROM-Berechnung) können Sie wie folgt abschätzen: 4 / 8 Byte * K * N * (S + 3*V), wobei K der Anzahl an Snapshots, N der Anzahl der Gitterzellen, S der Anzahl der skalaren Variablen und V der Anzahl der vektoriellen Variablen entspricht. Damit benötigt ein ROM mit Double Precission (8 Byte), 100 Snapshots, 2.000.000 Gitterzellen, 3 skalaren Variablen und einer vektoriellen Variablen mindestens 9 GB für die Berechnung.

Welchen Output produziert navROM?

navROM erzeugt ein Reduced Order Model der Eingangsdaten mit der gewählten Methode, welches ausgewertet werden kann mit

  • navDesign
  • NAVPACK-API

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