01 背景

OpenRadioss是由Altair公司開發、于2022年開源的一個多域多物理有限元求解器。該求解器被廣泛應用于汽車碰撞、沖擊爆炸和航空航天等領域的動態模擬。該模擬軟件支持復雜材料模型、接觸算法、復雜幾何關系和大規模并行計算。OpenRadioss核心代碼采用Fortran作為主要編程語言，部分功能使用C/C++實現，代碼架構整體模塊化，包含前處理模塊（starter）和求解器模塊（engine），最大能夠處理千萬網格數的大規模模型和輸出大型可視化文件。

在原始代碼中，數組定義、內存分配、并行通信上有“硬編碼限制”，使得并行上限固定為8192進程。當超過該進程數時，軟件并不會發生報錯，而是自動回退為8192進程。在我們最近的一次對于OpenRadioss的優化中，成功地突破了這個并行數上限，將最大并行數成功突破到了10000+進程，并成功地在國產太湖之光超算平臺進行了多次測試。為后期OpenRadioss處理大規模模擬問題提供了重要支持。

數值模擬流程圖

02 技術挑戰

突破這一限制的主要難點體現在以下方面：

1. 代碼層面

OpenRadioss在開發之時，內部的一些數組和進程數有著固定的限制，文件讀寫接口、數值方法、接觸算法、循環與判斷語句、優化算法等均與進程數強綁定。由于這些限制，需要完整找出限制并行擴展的代碼并進行修改，這一工作難度很大。

2. 編譯層面

在release模式下，編譯器會對代碼進行嚴格地優化和檢查，尤其是在一萬進程下某些數組和內存訪問方式會觸發警告，需要針對性進行優化。

3. 系統層面

在超算系統進行萬核測試時，往往會觸發ulimit限制和節點內存限制，導致作業直接被殺死。同時也可能會引發MPI庫的通信問題，因此需要對作業系統參數和作業命令進行針對性調整。

OpenRadioss模塊架構圖

03 成果展示

在完成代碼擴展后，我們將 OpenRadioss 移植至 太湖之光 超算，順利通過編譯，并完成了多個典型算例（如汽車碰撞、流固耦合等）的 一萬進程并行模擬。

所有算例均成功運行，輸出結果穩定，驗證了 OpenRadioss 在萬核規模下的可擴展性與可靠性。

汽車碰撞算例

汽車碰撞算例

汽車碰撞算例

04 項目意義

8192進程限制了OpenRadioss向更大規模仿真向前的腳步。我們通過調整代碼結構、優化編譯選項，讓 OpenRadioss 真正跨過了這個門檻，并且驗證了它在萬核級別的穩定性和可擴展性。

在平臺上，這是一次對國產超算的深度適配。

在太湖之光x86架構超算上順利跑通一萬進程，證明了國產超算平臺和開源軟件可以高效協同。這為未來更多工程級應用遷移到國產平臺提供了實踐依據。

應用上，這是邁向更大規模仿真的關鍵一步。

汽車碰撞、爆炸沖擊等復雜場景往往需要更精細的網格和更高的精度。只有并行規模上得去，才能真正支撐起這些復雜模擬。所以8192 是過去的極限，10000 是新的起點。