計算流體力學（CFD）是如今發展規模較大、系統較為完善的學科。在現代CFD 中，網格生成往往要占據整個計算周期人力時間的60％左右，而且網格質量的好壞直接關系到計算結果的精度，隨著高精度、高分辨率格式的提出，計算格式對網格質量的要求越來越高。

同時利用CFD仿真分析的場景也越來越多，建模所需的網格越來越精細，工程師們需要花費更長的時間和更多的計算資源來完成這項工作。

運輸機構型計算網格

隨著CFD 應用復雜度的增加，人們逐步意識到網格生成的局限性嚴重制約了復雜外形的數值模擬能力，開始投入很大精力開展網格生成技術研究，而其中利用HPC并行處理CFD的網格劃分是目前盛行且有效的方式之一。

無需大內存的支撐

速度不是限制大規模網格的唯一因素，對于過去而言，創建這些網格需要大量的內存支撐。在單個核心上對幾何體進行網格劃分可能會使核心的RAM被幾億個單元格所占據（現在大規模的網格基本超過10億單元格）。大型CFD網格往往需要大量內存的支撐，如今在這一方面取得了很大的進展。

機翼大規模網格

并行網格劃分將問題分布在多個核心上，每個核心都有自己的一組RAM。當在多個核上完成網格劃分時，每個核心的RAM要求會降低。

例如，工程師在創建幾何防水工作流程時，無需多次對現實生活中的工業案例進行網格劃分，節省了許多內存資源。

當在16核群集上運行相同的網格時，每個核心的RAM要求降至37 GB甚至更低。

使用并行處理生成網格

為了提高CFD數值模擬的速度和效率，通常需要并行計算以便充分利用高性能計算機（HPC）的強大并行處理能力。根據HPC的特點，可以實現為共享存儲，在不同的網格區域同時運行求解器，及時獲得不同區域之間的結果進行信息整合。

高性能計算流體力學

關鍵技術主要包含以下幾種：

1. 相鄰的網格單元區塊各自獨立完成迭代求解，之后將流場信息進行交換。

2. 對大規模原始網格進行二次剖分，以獲得更多小規模的網格區塊進行迭代求解；另外一種情況是對各網格區塊進行組合，形成少數目的邏輯組進行求解。

3. 通過增加計算進程的總數目，從而增大CFD模擬的并發度，加快網格區塊之間的通信，在兩者之間取得平衡，達到并行加速的目的。

4. 確定計算任務的進程，利用高性能系統所提供的任務工具來實現硬件調配。

5. 當同一個任務同時有多條并行，在每個軟件和硬件CPU核間建立固定的映射，已達到最大的性能效益。

工程師利用高性能計算機平臺進行以下測驗。

計算機屬性為單結點內存48GB；主頻2.93GHz；6核CPU。

過程：使用64個對稱并行模擬，考查迭代求解過程中的計算時間。

優化前后迭代求解用時展示

是否綁定CPU的影響比較

綜合測試結果：采用HPC優化后的程序具有較好的加速結果以及可擴展性。

首發HPC365云服務公眾號，官網網站https://www.hpc365.cn/