高性能仿真計算
關注創建者：神工坊（高性能仿真） 創建時間：2022-04-29
高性能仿真計算的視頻教程
"神工坊"高性能仿真平臺使用操作
1、面向人群 本地資源不夠，需要進行高性能仿真作業的仿真工作者 出差比較多，有移動仿真需求的仿真工作者 2、使用平臺 “神工坊”高性能仿真平臺 https://studio.hpc.simforge.cn/userportal/login.html 3、平臺介紹： “神工坊”高性能仿真平臺，由國家超級計算無錫中心主導開發，資源豐富、性能強大。
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如何用高性能計算加速CAE仿真性能
適用人群：CAE仿真性能學習者與從業者 參加本次課程，您將學到： 1、不同的CAE應用該如何配置高性能計算 2、引入HPC及云平臺加速現有資產價值 3、Altair PBS關鍵技術介紹 課程討論群：521081146 進群查看群文件免費領取：1.直播課件 2.Altair官方內部資料
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面向工程仿真的高性能云計算丨達索3DEXPERIENCE云平臺概述
本次直播包含如下內容： 一、面向工程仿真的高性能云計算（李卉） 1.工程仿真的高性能計算機需求 2.仿真轉向云化和平臺化趨勢 3.仿真和計算架構。 4.本地與云高性能計算機成本比較。 5.達索系統SIMULIA云高性能計算機解決方案。 6.總結 二、達索3DEXPERIENCE云平臺概述（高樹明） 1.達索云平臺架構 2.達索云平臺部署策略 3.基于達索云平臺的設計
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高性能仿真計算的實例教程
Fluent軟件并行效率測試
一、導言
Fluent軟件是ANSYS旗下一款通用CFD仿真軟件，市場占有率比較高，能夠進行流體、傳熱、化學反應等多種工程場景和模型的仿真分析。
二、 Fluent并行效率測試
1、模型介紹
本次測試共有兩個模型，一個是一個離心泵的空化仿真，是一個Mixture多相流問題，另一個是一個發動機內流仿真模型，兩個模型都來自于胡坤老師的公眾號，在原網格基礎上進行了加密。
表1 模型描述
2、并行測試方案介紹
本次并行測試基于國家超算無錫中心高性能仿真計算集群進行，計算隊列每個節點包含2路12核E5-2680V3處理器，主頻2.5GHz，每個節點128GB DDR4內存。
測試時分別使用了單核，24核（一個節點），48核，72核，96核及120核進行計算。
3、測試結果
并行測試結果如下所示：
4、測試結果對比
將case2的測試結果與Fluent官方及第三方超算測試情況進行對比，結果如下圖所示：
其中，Fluent官方測試案例是飛機機翼上方的外部氣流穩態流場仿真，網格規模1400萬；第三方超算測試案例是卡車車身外部穩態流場仿真，網格規模1400萬。
備注：因無法找到相同的仿真算例，故選擇了網格規模接近的算例進行對比，且各方測試并行規模也不完全一致，為方便對比，均轉換成按節點數進行對比（作者：周捍瓏）。
十四五期間，工業數字化將是工業轉型升級的主路線。“神工坊”秉持“算力賦能、協同創新”的理念，爭做“先進算力到仿真算能的轉換器”、“離散機理和垂直仿真場景的連接器”，助力我國工程仿真技術實現跨越發展，支撐重大裝備研制創新和工業設計研發數字化轉型。
展開 4月17日19：30【技術鄰直播】
Altair官方高級技術經理傾情分享
如何用高性能計算加速CAE仿真性能
眾所周知，CAE作為一門新興的學科已經逐漸的走下神壇，成為了各大企業中設計新產品過程中不可缺少的一環。目前在航空、航天、能源動力等工業領域，利用 CAE 進行反復設計、分析、優化也已成為標準的必經步驟和手段。不同的CAE 應用程序對硬件資源例如處理器、網絡和存儲的要求各不相同，如何用高性能計算加速CAE仿真性能，這就是本期老師要分享的內容。
課程大綱
Ⅰ
不同的CAE應用該如何配置高性能計算
Ⅱ
引入HPC及云平臺加速現有資產價值
Ⅲ
Altair PBS關鍵技術介紹
講師：王軼華
Altair企業解決方案部技術經理
十多年時間專注在HPC技術領域工作，數十個高性能計算項目經驗，負責國內多個航空航天，汽車，能源客戶的HPC基礎架構規劃及性能優化，目前主要負責中國區Altair PBS Works產品線的團隊建設、產品售前、合作伙伴支持等工作。
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TIPS：如果想提升CAE仿真工作效率，千萬不要錯過這場免費公開課哦！
展開 其中一個典型的案例是德國燃煤電廠利用計算機仿真技術來優化工廠的設計運轉，使得排放量、發電效率、設備使用率和安全性等指標都得到了提高。
日本作為制造工業強國，對HPC的運用尤其重視。在2006年開始實施“下一代超級計算機計劃”，組織分散在日本各地的高性能計算資源建立“高性能計算基礎設施”(HPCI)，將其作為國家的關鍵技術和基礎設施。在此基礎上已牽頭資助超過40家工業企業使用高性能資源，極大推動了仿真模擬技術發展。
結語
高性能計算已成為計算科學的主流，面向工業和工程的復雜問題，建立數學模型并開發高效能的軟件是目前應用的瓶頸之一。超級計算中心的運行模式是一種資源聚集的比較好的模式，是多學科融和，交叉和合作的平臺。在工業產品自主創新方面，CAE軟件起了很重要的作用，高性能計算和CAE的結合是中國走向智能制造的必經之路。
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展開 網格疏密：通常采取將網格在高應力區局部加密的辦法，在計算數據變化梯度較大的部位，為了更好的反應數據變化規律，采用比較密集的網絡，而在計算數據變化梯度較小的部位，為了減小模型規模，則劃分相對稀疏的網絡。
網格數量：網格數量的多少將影響計算結果的精度和計算規模的大小。網格數量增加，計算精度會有所提高，但同時計算規模也會增加，所以在確定網格數量時應權衡兩個因素綜合考慮。
單元階次：單元階次主要分為線性、二次、三次等形式，其中二次和三次形式的單元稱為高階單元，選用高階單元可以提高計算精度，當模型形狀不規則、應力分布很復雜時可以選用高階單元。
高階單元優點在于：1.單元的曲線或者曲面邊界能更好的逼近模型的曲面和曲面邊界，2.高次插值函數可更高精度地逼近復雜場函數。但由于高階單元節點較多，計算規模也比普通單元大一些。
主流的有限元生成方法
目前主流的有限元網格生成方法包括映射法、基于柵格法、幾何分解法、拓撲分解法、節點連接法五種。目前，正在研究的網格生成方法主要是這幾種方法的混合使用及現代技術的綜合應用。
映射法：基本原理為先通過適當的映射函數將待剖分物理域映射到參數空間中形成規則參數域，對規則參數域進行網格剖分；再將參數域的網格反向映射回物理空間，從而得到物理域的有限元網格。映射法可以分為保角映射法、基于偏微分方程法和代數插值法三大類。
映射法的優點是：算法簡單、速度快、單元質量好、密度可控制。它既可生成結構化網格又可生成非結構化網格，既可生成四邊形單元網格又可生成六面體單元網格，可用于曲線網格生成，可與形狀優化算法集成，也可以和其他算法結合劃分網格等。
基于柵格法：用柵格覆蓋在目標區域，刪除完全落在目標區域之外的柵格并對物體邊界相交的柵格進行調整、裁減、再分解，最后對內部柵格和邊界柵格進行柵格級的網格剖分。
展開 MSC Nastran是一款功能強大的有限元分析（FEA）軟件，是工程仿真的基礎。MSC Nastran已經被結構分析專家使用和驗證了半個世紀，以其穩健性、準確性和能夠解決工程中的挑戰而聞名。
本期摘要內容
? 了解MSC Nastran如何利用高性能計算（HPC）策略提高您的仿真和分析性能。
? 探索適用于所有分析類型（包括靜力學、特征值、動力學和非線性）的可用求解器，以便您可以根據特定的仿真需求選擇最合適的求解器。
? 從其他MSC Nastran用戶和Hexagon專家的經驗中汲取見解，以實現最佳的并行性能，同時最大限度地降低讀取和寫入磁盤的成本。
? 將HPC專業知識與對MSC Nastran求解器的全面了解相結合，以顯著加快仿真速度、最大限度地降低成本并提高不同類型分析的效率。
點擊MSC Nastran高性能求解計算（一），查看首期內容，有關 MSC Nastran 中高性能計算選項的更多詳細信息，請參閱MSC Nastran 2024.1 HPC用戶指南。
01
并行設置
如今，幾乎每臺計算機中的中央處理器（CPU）在物理CPU芯片上都有多個內核。每個物理芯片都稱為一個插槽。根據體系結構的不同，計算機可能配備多個CPU芯片（每個芯片都有自己的插槽），并且每個CPU可能包含多個內核。如果編寫軟件是為了利用多個內核，那么軟件通過并行使用這些內核來提高解決給定問題的速度，稱為可擴展性。
可擴展性對于求解器來說至關重要，因為它確保了處理規模越來越大、越來越復雜問題的能力，在不影響性能或效率的情況下滿足不斷增長的需求。在MSC Nastran中，有兩種不同但互補的并行處理方式:
?共享內存并行（SMP）
?分布式內存并行（DMP）
兩者之間的區別在圖4中得到了最好的說明。
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導讀： 豐田、通用用V&V技術替代了80%以上的真實碰撞試驗；NASA Ares-IX火箭憑借完整的仿真驗證流程，以過去型號1/3的資金完成發射。在CAE行業，一個殘酷的現實是：沒有經過驗證的仿真模型，沒有任何價值。本文系統拆解仿真驗證與確認（Verification & Validation）的核心算法、計算特征、工具鏈，并給出支撐V&V全流程的高性能工作站配置方案。
一、V&V：仿真可信度的唯一通行證
OAS 軟件仿真實現高性能成像2個月前
紅外物鏡案例分析
簡介
紅外物鏡作為紅外成像系統的核心光學部件，通過大口徑前組聚光透鏡、中間像差校正鏡組及后組聚焦鏡組的協同配合，實現紅外波段光線的會聚與像差校正，可有效抑制色差、球差等光學像差，是紅外熱成像、紅外探測及安防監控等領域的關鍵器件。本項目基于 OAS 光學軟件，通過光機熱一體化建模與多維度性能優化，構建高性能紅外物鏡方案，突破傳統紅外物鏡設計中像差校正難
在當今快速發展的電子和通信行業，精確的電磁仿真已成為產品設計與優化的核心環節。無論是5G天線、汽車雷達還是航空航天系統，工程師們都需要可靠的工具來預測和優化電磁性能。Altair Feko 正是為此而生的行業領先解決方案，它通過全面的電磁場仿真與優化功能，幫助企業在產品開發階段節省成本、縮短周期并提升性能。
Altair Feko的核心優勢
1. 全面的求解器技術
余家單位智慧的“路線圖”，系統梳理了行業瓶頸與突破路徑，<strong style="color: rgb(15, 133, 214);">神工坊</strong><sup style="color: rgb(15, 133, 214);"><strong>?</strong></sup><strong style="color: rgb(15, 133, 214);">應邀深度參與研討與編撰，結合自身在面向高性能工程仿真的先進計算技術研發與實踐經驗
<p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202510/attachment/925ac2a2a8c94a4da764d926e3558e0d.png
C/C++編程，熟悉多線程/多進程編程、內存管理與性能剖析
5.了解LSF、PBS、Slurm等作業調度系統和集群管理技術，了解Metis、Zoltan分區算法與節點通信機制，了解Docker、Singularity等虛擬化技術
6.熟悉PETSc、Hypre、Trilinos中的至少一種
高性能計算研發初級工程師
崗位職責:
1.在項目負責人指導下，參與CAE仿真軟件高性能計算模塊的開發與測試
6.演講主題：高性能計算和仿真管理平臺賦能研發新范式
本次演講主要介紹 HPC 與 SPDM 加速企業研發數字化轉型、國內企業 HPC 與 SPDM 建設現狀、AI 融合的Altair 全新 SPDM 與 HPC 解決方案、Altair SPDM 業務服務模式一覽以及 SPDM 建設效益與典型案例。
、高性能計算 (HPC) 和人工智能等領域提供軟件和云解決方案，服務于16000多家全球企業，應用行業包括汽車、消費電子、航空航天、能源、機車車輛、造船、國防軍工、金融、零售等。
會議涵蓋AI+仿真、HyperWorks新功能、產品全生命周期數據分析、仿真提效與設計創新、高性能計算與仿真管理平臺、各熱門行業應用實踐等眾多議題，并特別設置現場產品體驗環節。
報名正在火熱進行中，在此誠邀您參會，與眾多專家一起探索智能仿真新篇章。
</p><p>會議涵蓋<strong>AI+仿真、HyperWorks新功能、產品全生命周期數據分析、仿真提效與設計創新、高性能計算與仿真管理平臺</strong>、各熱門行業應用實踐等眾多議題，并特別設置現場產品體驗環節。</p><p>報名正在火熱進行中，在此誠邀您參會，與眾多專家一起探索智能仿真新篇章。
