ansys并行效率
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys并行效率的視頻教程
Ansys Mechanical 2021 R1 新功能Ⅲ—— 動(dòng)力學(xué)、后處理及整體效率全面提升
新版本的Ansys Mechanical為您提供更多可選的仿真功能，助您便捷的解決工程問題并獲得更高的效率。
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ansys并行效率的實(shí)例教程
針對Autodyn并行計(jì)算，和大家分享一點(diǎn)體會(huì)，同時(shí)希望看到的大佬能幫忙解答一點(diǎn)疑惑。
*首先介紹Autodyn的單機(jī)并行設(shè)置方法，并行MPI分為INTER和IMB，這里使用的是IMB，至于聯(lián)機(jī)并行我也沒有嘗試過o(╥﹏╥)o
在AUTODYN配置文件目錄下建立applfile和autodyn_mpi.bat文件，applfile無后綴；配置文件目錄默認(rèn)為C:\Users\用戶名\AppData\Roaming\Ansys\v180\AUTODYN（v180為ANSYS版本號，如ANSYS2020則為v201）
編寫applfile文件內(nèi)容為：
-e MPI_FLAGS=y0 -e ANSYS_EXD_MPI_TYPE=ibmmpi -h YYY -np 1 "D:\ANSYS Inc\v180\aisol\AUTODYN\winx64\autodyn.exe"
-h YYY -np 4 "D:\ANSYS Inc\v180\aisol\AUTODYN\winx64\adslave.exe"
編寫autodyn_mpi.bat文件內(nèi)容為：
set MPI_ROOT=%AWP_ROOT180%\commonfiles\MPI\IBM\9.1.4.2\winx64
"%MPI_ROOT%\bin\mpirun.exe" -prot -e MPI_WORKDIR="D:\ANSYS Inc\v180\AISOL\AUTODYN\winx64" -f applfile
4. 雙擊執(zhí)行autodyn_mpi.bat，將自動(dòng)打開一個(gè)Antudyn GUI界面，載入模型，設(shè)置好模型的并行子任務(wù)分區(qū)，即可開始并行計(jì)算。
展開 這也反映了一些現(xiàn)象，比如：某仿真平臺主打單位核時(shí)低廉，但是用戶租用他們的平臺跑仿真軟件，實(shí)際上付出了將近10倍的錢，工作效率卻沒有提升。平臺反而成為“自來水”推薦給其他同事使用，僅僅是因?yàn)楸砻嫔系膬r(jià)格便宜。
而神工坊平臺不一樣，我們對平臺上的多數(shù)仿真軟件進(jìn)行了高性能適配，同時(shí)根據(jù)用戶需求進(jìn)行兼容性適配。你用更多的核，就能獲得更高的并行效率，絕不花冤枉錢。
具體結(jié)論在前幾期的文章里有過細(xì)致的對比，歡迎回顧：
“神工坊”性能測試系列之二：Abaqus隱式靜力?學(xué)分析
“神工坊”性能測試系列之四：Abaqus顯式求解分析
本文介紹的Abaqus兼容性適配以及Abaqus并行效率優(yōu)化方式只是其中的一些小技巧，更多的高性能適配方式需要很高的HPC并行計(jì)算基礎(chǔ)，目前就不再展開，歡迎持續(xù)關(guān)注我們后續(xù)的分享。
綜上所述，使用Abaqus進(jìn)行有限元分析大有門道，特別是并行計(jì)算方面，
即使是相同的硬件資源，不同的并行模式和任務(wù)提交方式，所能發(fā)揮出的計(jì)算效率和并行效率也是有很大差別
。
“神工坊”高性能仿真平臺基于超算HPC集群的硬件支撐，對仿真軟件進(jìn)行了CPU平臺的
高性能適配與優(yōu)化
，相較其他仿真云平臺在計(jì)算效率和軟件適配度方面有較大的優(yōu)勢，歡迎廣大仿真從業(yè)者注冊試用！
展開 這也反映了一些現(xiàn)象，比如：某仿真平臺主打單位核時(shí)低廉，但是用戶租用他們的平臺跑仿真軟件，實(shí)際上付出了將近10倍的錢，工作效率卻沒有提升。平臺反而成為“自來水”推薦給其他同事使用，僅僅是因?yàn)楸砻嫔系膬r(jià)格便宜。
而神工坊平臺不一樣，我們對平臺上的多數(shù)仿真軟件進(jìn)行了高性能適配，同時(shí)根據(jù)用戶需求進(jìn)行兼容性適配。你用更多的核，就能獲得更高的并行效率，絕不花冤枉錢。
具體結(jié)論在前幾期的文章里有過細(xì)致的對比，歡迎回顧：
“神工坊”性能測試系列之二：Abaqus隱式靜力?學(xué)分析
“神工坊”性能測試系列之四：Abaqus顯式求解分析
本文介紹的Abaqus兼容性適配以及Abaqus并行效率優(yōu)化方式只是其中的一些小技巧，更多的高性能適配方式需要很高的HPC并行計(jì)算基礎(chǔ)，目前就不再展開，歡迎持續(xù)關(guān)注我們后續(xù)的分享。
綜上所述，使用Abaqus進(jìn)行有限元分析大有門道，特別是并行計(jì)算方面，
即使是相同的硬件資源，不同的并行模式和任務(wù)提交方式，所能發(fā)揮出的計(jì)算效率和并行效率也是有很大差別
。
“神工坊”高性能仿真平臺基于超算HPC集群的硬件支撐，對仿真軟件進(jìn)行了CPU平臺的
高性能適配與優(yōu)化
，相較其他仿真云平臺在計(jì)算效率和軟件適配度方面有較大的優(yōu)勢，歡迎廣大仿真從業(yè)者注冊試用！
展開 Fluent軟件并行效率測試
一、導(dǎo)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(jìn)行流體、傳熱、化學(xué)反應(yīng)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(gè)模型，一個(gè)是一個(gè)離心泵的空化仿真，是一個(gè)Mixture多相流問題，另一個(gè)是一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流仿真模型，兩個(gè)模型都來自于胡坤老師的公眾號，在原網(wǎng)格基礎(chǔ)上進(jìn)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(jì)算集群進(jìn)行，計(jì)算隊(duì)列每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含2路12核E5-2680V3處理器，主頻2.5GHz，每個(gè)節(jié)點(diǎn)128GB DDR4內(nèi)存。
測試時(shí)分別使用了單核，24核（一個(gè)節(jié)點(diǎn)），48核，72核，96核及120核進(jìn)行計(jì)算。
3、測試結(jié)果
并行測試結(jié)果如下所示：
4、測試結(jié)果對比
將case2的測試結(jié)果與Fluent官方及第三方超算測試情況進(jìn)行對比，結(jié)果如下圖所示：
其中，F(xiàn)luent官方測試案例是飛機(jī)機(jī)翼上方的外部氣流穩(wěn)態(tài)流場仿真，網(wǎng)格規(guī)模1400萬；第三方超算測試案例是卡車車身外部穩(wěn)態(tài)流場仿真，網(wǎng)格規(guī)模1400萬。
備注：因無法找到相同的仿真算例，故選擇了網(wǎng)格規(guī)模接近的算例進(jìn)行對比，且各方測試并行規(guī)模也不完全一致，為方便對比，均轉(zhuǎn)換成按節(jié)點(diǎn)數(shù)進(jìn)行對比（作者：周捍瓏）。
十四五期間，工業(yè)數(shù)字化將是工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主路線。“神工坊”秉持“算力賦能、協(xié)同創(chuàng)新”的理念，爭做“先進(jìn)算力到仿真算能的轉(zhuǎn)換器”、“離散機(jī)理和垂直仿真場景的連接器”，助力我國工程仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展，支撐重大裝備研制創(chuàng)新和工業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
展開 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，Ansys工程師們致力于優(yōu)化底層的并行算法，以提升其計(jì)算性能，使用戶體驗(yàn)飛一般的計(jì)算速度。
在Ansys Fluent中，盡管工程師已經(jīng)針對并行算法進(jìn)行了充分優(yōu)化，但在實(shí)際應(yīng)用中，還有其他方法可以進(jìn)一步提高計(jì)算性能。本文闡述了Fluent并行計(jì)算的基本原理，同時(shí)探討通過AVX2指令集加速、GPU加速以及超線程等技術(shù)手段來提高計(jì)算效率。
01 什么是Fluent并行計(jì)算
Fluent的并行求解器通過協(xié)同運(yùn)作多個(gè)進(jìn)程來計(jì)算大型問題，這些進(jìn)程既可以在同一臺機(jī)器上運(yùn)行，也可以在網(wǎng)絡(luò)中的不同設(shè)備上運(yùn)行。
并行求解器將計(jì)算域分為多個(gè)區(qū)域（圖1），將各數(shù)據(jù)分區(qū)分配至不同的計(jì)算進(jìn)程（稱為計(jì)算節(jié)點(diǎn)，圖2），每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)都在其專屬數(shù)據(jù)集上同步執(zhí)行同一程序。主進(jìn)程（或稱為主機(jī)）不包含網(wǎng)格單元、面或節(jié)點(diǎn)（除非使用 DPM 共享內(nèi)存模型），其主要職責(zé)是解析 Cortex（負(fù)責(zé)用戶界面和圖形相關(guān)功能的 Fluent 進(jìn)程）發(fā)送的指令，并將這些指令（及數(shù)據(jù)）傳遞給某一計(jì)算進(jìn)程，再由該計(jì)算進(jìn)程將其分發(fā)至其他計(jì)算進(jìn)程。
圖1:計(jì)算區(qū)域分區(qū)
圖2：分區(qū)網(wǎng)格邊界
計(jì)算節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)存儲并執(zhí)行部分網(wǎng)格的計(jì)算任務(wù)，而位于分區(qū)邊界的單層重疊單元格層則負(fù)責(zé)跨分區(qū)邊界的通信（圖2）。盡管單元格和面被分割，但網(wǎng)格中的所有域和線程在每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上均存在鏡像（圖3）。線程以鏈接列表的形式存儲，和串行求解器保持一致。計(jì)算節(jié)點(diǎn)可在大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)、多CPU 工作站或具備相同或多工作站組成的網(wǎng)絡(luò) 上實(shí)現(xiàn)。 [1]
圖3：分布式網(wǎng)格中的域和線程鏡像
命令傳輸和通信
在Flunet并行計(jì)算會(huì)話中，進(jìn)程涉及的主體包括 Cortex（主機(jī)進(jìn)程）和一組 n 個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)程，這些計(jì)算節(jié)點(diǎn)由 0 到 n-1 進(jìn)行標(biāo)記（圖4）。
展開 
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ansys并行效率的最新內(nèi)容
從 PCB 到 Sign-off，端到端全自動(dòng) DDR 驗(yàn)證平臺。以流程自動(dòng)化為核心，大幅加速仿真設(shè)置、規(guī)避常見錯(cuò)誤、高效調(diào)度仿真任務(wù)，并輸出全面且高價(jià)值的仿真結(jié)果。
信號完整性（SI）對于高速電子設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，可確保高速數(shù)據(jù)和雙倍數(shù)據(jù)速率（DDR）存儲器接口實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確可靠的傳輸。隨著人工智能、高性能計(jì)算、云服務(wù)器與智能終端持續(xù)發(fā)展，DDR內(nèi)存接口正朝著更高速率、更高帶寬和更嚴(yán)苛可靠性的方向發(fā)展
[圖片]
01 多重網(wǎng)格方法介紹
多重網(wǎng)格方法是一種高效求解偏微分方程離散系統(tǒng)的迭代方法，其核心思想是通過不同網(wǎng)格層次的協(xié)同作用加速收斂。它分為幾何多重網(wǎng)格（Geometric Multigrid Method, GMG）和代數(shù)多重網(wǎng)格（Algebraic Multigrid Method, AMG）兩類，分別基于幾何信息和純代數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建。
傳統(tǒng)迭代方法如雅可比(Jacobi)、高斯-賽德爾
問題：
對于復(fù)雜模型進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)，網(wǎng)格規(guī)模巨大、計(jì)算難度驟增。Ansys針對這類工程問題提供模態(tài)綜合法（CMS）利用超單元，將非關(guān)鍵部件進(jìn)行縮減計(jì)算。
本文根據(jù)查閱到的網(wǎng)絡(luò)資料，對超單元縮減計(jì)算如何在Ansys Workbench 中實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行了介紹。
示例：
工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品需要模擬工作環(huán)境進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)已經(jīng)很復(fù)雜，再加上工裝往往是一個(gè)更大的結(jié)構(gòu)。因此這類仿真計(jì)算非常適合適用子結(jié)構(gòu)技術(shù)
作為流體仿真軟件的“頂流”，F(xiàn)luent被學(xué)生、工程師及科研人員廣泛使用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，Ansys工程師們致力于優(yōu)化底層的并行算法，以提升其計(jì)算性能，使用戶體驗(yàn)飛一般的計(jì)算速度。
在Ansys Fluent中，盡管工程師已經(jīng)針對并行算法進(jìn)行了充分優(yōu)化，但在實(shí)際應(yīng)用中，還有其他方法可以進(jìn)一步提高計(jì)算性能。本文闡述了Fluent并行計(jì)算的基本原理，同時(shí)探討通過AVX2指令集加速
概述
Speos 在不斷更新細(xì)節(jié)功能的同時(shí)，不斷地優(yōu)化材料屬性應(yīng)用過程，旨在幫助用戶在相同的項(xiàng)目或是不同的項(xiàng)目之間通用材料屬性定義，甚至擴(kuò)展到公司內(nèi)部不同的設(shè)計(jì)人員之間數(shù)據(jù)的通用，減少光學(xué)材料屬性定義花費(fèi)時(shí)間，提升工作效率。Material library 可以將材料屬性編輯為 *.sml 文件，該文件包含材料屬性的命名列表，并且每個(gè)定義材料都鏈接材料屬性，使用僅需點(diǎn)擊應(yīng)用材料到幾何體即可完成材料屬性的定義
Slurm（Simple Linux Utilities for Resource Management）是一款集群資源管理及作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，適用于Linux集群環(huán)境。目前Slurm作為一款免費(fèi)且開源的軟件，被全世界很多超算中心，研發(fā)企業(yè)、實(shí)驗(yàn)室及大學(xué)部署并使用。在 TOP500 排名前 10 的HPC系統(tǒng)中，有超過半數(shù)是使用Slurm來執(zhí)行工作負(fù)載管理工作。
目前，Ansys
最近在某論壇沖浪時(shí)，我無意間點(diǎn)開了論壇自動(dòng)推送的一些用戶提問。
不得不承認(rèn)現(xiàn)在的推送機(jī)制很精準(zhǔn)，推給我很多跟仿真計(jì)算有關(guān)的問題。其中一些Abaqus相關(guān)的問題吸引了我的注意：
AMD處理器性價(jià)比相較Intel更高，我做有限元仿真可以入手嗎？但很多人說兼容性不好；
我們今年上了AMD
最近在某論壇沖浪時(shí)，我無意間點(diǎn)開了論壇自動(dòng)推送的一些用戶提問。
不得不承認(rèn)現(xiàn)在的推送機(jī)制很精準(zhǔn)，推給我很多跟仿真計(jì)算有關(guān)的問題。其中一些Abaqus相關(guān)的問題吸引了我的注意：
AMD處理器性價(jià)比相較Intel更高，我做有限元仿真可以入手嗎？但很多人說兼容性不好；
我們今年上了AMD新集群跑Abaqus，很多算例計(jì)算速度還不如
本文介紹了OpticStudio 21.1中新的原生體全息模擬功能，此功能考慮到全息光柵的物理特性，在序列模式下對其進(jìn)行全面模擬和分析。同時(shí)，也示范使用現(xiàn)有DLL在非序列模式下展示相同的功能。這些分析對于設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的頭戴型顯示器（HMD）和抬頭顯示器（HUD）等系統(tǒng)非常重要。
本文解釋了模型中使用的理論和參數(shù)，并介紹了5個(gè)系統(tǒng)范例。
序列模式的體全息在OpticStudio
