高性能计算（HPC）在CAE仿真中的重要价值20151211 - 副本.pdf

高性能计算 （HPC）在CAE 仿真中的重要价值 序：亲，有没有发现工程CAE 仿真问题的物理模型越来越复杂？网格数量越来越 多？虽然精度越来越高，但计算时间越来越长？如果遇到VOF （带自由液面瞬态 计算）、动网格计算、双向流固耦合计算，模型网格数量巨大，是不是计算时间 超长会让你感觉超级郁闷？假如亲的服务器硬件配置不高，挂着没日没夜计算过 程中却突然断电，是不是想死的心都有了？ ANSYS16.0 以后的高校版本直接达到了 16 核并行，普通硬件服务器或工作 站支持的网格也早已突破亿万网格，现阶段，高性能计算（HPC）值得引起每个 CAE 仿真工程师的高度重视。后续ANSYS 更新软件至最新版的客户（武汉体院） 将配合我司测试大家常使用服务器的并行核数效率，以及计算机集群的分布式并 行效率，届时将在“ANSYS CFD 学术沙龙”上进行汇报，敬请大家关注！！！ 高性能计算（HPC）是目前和未来工程仿真的重要组成部分。HPC 让业界最 佳企业能够更精确深入地了解产品行为，而这种对产品行为的洞察力是不使用详 细的仿真模型所无法获得的，仿真模型包括更多几何细节、更大规模的系统和更 复杂的物理场。HPC 的设计探索功能可让产品开发组织机构探索设计在各种现实 工作条件下的性能表现，从而帮助实现可靠的产品性能，并降低质保和维护成本。 这一价值只有通过以 HPC 为重点的持续的软件开发才能实现，各公司通过 大量投入以确保自身产品能够在最新的HPC 架构上提供真正高性能的表现结果， 比如说使用NVIDIA GPU 和Intel Xeon Phi 协处理器等硬件加速器。同时还能通过 共享内存并行（SMP ）、分布式内存并行（DMP）、混合SMP/DMP 和“大规模并 行计算”等功能提供不断增长的并行计算能力。 HPC Pack-HPC 能力计算的可扩展方式 HPC 能力计算使用大量内核执行单个仿真工作。ANSYS 软件经过精心设计， 随着内核数量增加而具备近乎理想的（即线性递增）求解加速功能，内核数量每 翻一番，在理想情况下求解时间缩短一半，随着内核数量不断翻番，内核带来的 求解时间减半的单位也从日、小时变成了分钟。在您需要的时间内解决待求解的 具体问题，其关键之处在于拥有足够数量、可供支配的内核，同时确认增加内核 带来的价值开始缩小的某个平衡点的核心数量。 虽然 ANSYS 的开发重点在于增加可扩展性的线性区域，但实际的加速性能 还可能取决于硬件配置、仿真模型尺寸和涉及的模型物理场等各种因素。 举例来说：如果某个CFD 仿真在单核上需要 16 天才能完成，增加32 个内 核可能将仿真时间缩短到四个小时，节省了两个多星期的时间。将内核数量从 32 个翻倍到64 个可以让时间再减半，从四个小时降低到两个小时。显然随着内 核数量增加，并行产生的增量价值会降低，因此需要某种基于价值的定价模型来 反映这一信息。 HPC Pack 可提供：  以固定增量成本提供几乎无限的 HPC：您可以自己判断“无限”的意义，购买合适数量 的HPC Pack，用于支持您所需的任何水平的能力计算。HPC Pack 能够为计算要求最严格 的仿真提供高度扩展的并行计算能力。  可扩展成本模型：为符合上文描述的收益递减规律，您增加更多功能时付费变得更少。 在2，000 个内核上运行产生的成本增量相当于在20 个内核上运行的 1.5 倍，而不是简 单的内核数量的100 倍。 持续投资HPC 的价值 HPC 已成为所有软件开发中的必要部分，由于热约束造成处理器速度遇到瓶 颈，硬件速度改善现在可通过增加计算内核的数量来实现，相应地，在多个内核 上的高效执行至关重要，因此，在软件开发中建立并维持并行处理效率是ANSYS 的一个重要的持续关注点。 ANSYS 内部的HPC 投入以及与 HPC 硬件合作伙伴的合作，造就了技术与性 能的领先地位，更重要的是我们的 HPC 投入能确保客户总体 HPC 投资上的高回 报，这不仅是为了今天，也是面向未来的发展。 在HPC 合作伙伴的帮助下，ANSYS CFD 的扩展能力和性能随着每次版本更新 而不断提高。ANSYS 能够在单位内核单元数较低的情况下实现良好的并行效率。 这意味着：  所有用户可以通过使用更多计算内核，缩短现有模型的求解时间（或掌握更多深度信息）。  所有用户受硬件限制的情况得以缓解，因为利用现有计算容量就能够加快更大模型的仿 真速度。