“神工坊”性能测试系列之一：Fluent旋转机械瞬态分析
前言
CFD是工业仿真领域重要学科之一，也是高性能计算的主要应用场景之一。本期选取了CFD领域典型的场景，基于滑移网格方法的旋转机械流场分析，滑移网格方式进行旋转机械计算可以获得定转子之间的时间精确解，精度相比稳态计算更高，计算要求也更苛刻，软件采用了CFD领域的仿真软件Fluent。我们来看下基于“神工坊”高性能仿真平台的CFD瞬态计算，和其他仿真云平台进行效率对比如何
模型与网格
采用某品牌空调室外机作为瞬态分析的仿真模型，左侧与后侧的进口流域，以及前侧的出口流域都考虑到计算中，并对空调内部结构简化后进行网格划分，最终网格单元数868万，如下图所示。其中，风扇叶片的旋转速度是850rpm。
求解设置
根据该款旋转机械的相关参数，经过理论计算得到该旋转机械的最大速度为25.6m/s，折合马赫数为0.075，为不可压缩流动，故选择压力基求解器，湍流模型选用了适用于旋转机械的k-εRealizable模型。对于动区域计算模型，本次瞬态计算选择了网格区域移动的滑移网格法，仿真的模拟时间为10s，相关设置如下。
仿真结果
迭代完成之后仿真云图如下所示。
仿真平台对比
进行Fluent旋转机械瞬态分析时,所使用的“神工坊”高性能工业仿真平台与其他两家仿真云平台的硬件参数如下表所示。
计算过程中三个平台的一些输出日志如下。
本次仿真并行规模分别选取了16核、32核、64核、128核，受限另外两个平台无法进行跨节点并行，并行规模无法进一步扩大。但是我们在“神工坊”平台进行了256核等更大规模的并行计算，结果显示计算用时会进一步缩短。“神工坊”高性能工业仿真平台与其他几家仿真云平台的计算时间如下图所示。其中，仿真云平台2最高只能64核并行使用，故图表中无仿真云平台2并行规模为128核的结果。
可以发现，“神工坊”高性能工业仿真平台在进行瞬态仿真分析时，其仿真计算时间在各个并行规模下都明显少于其他仿真云平台。“神工坊”高性能工业仿真平台在16核下的计算速度就超过了其他仿真云平台在64核下的计算速度，且在32核下的计算速度也优于其他仿真云平台在128核下的计算速度。
结论
综上所述，“神工坊”高性能工业仿真平台在进行Fluent瞬态仿真分析时，其性能优于其他平台。“神工坊”高性能工业仿真平台以超算HPC集群作为硬件支撑，实现了跨节点大规模并行计算，可以满足复杂结构模型和算法仿真时对大量计算资源的需求，缩短了大规模仿真用时，为工业设计的高效运行提供保证。
十四五期间，工业数字化将是工业转型升级的主路线。“神工坊”秉持“算力赋能、协同创新”的理念，争做“先进算力到仿真算能的转换器”、“离散机理和垂直仿真场景的连接器”，助力我国工程仿真技术实现跨越发展，支撑重大装备研制创新和工业设计研发数字化转型。
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