性能测试｜Fluent旋转机械稳态分析（云端CAE算例实测）

前言

    CFD是工业仿真领域重要的分支之一，也是高性能计算的主要应用场景之一。本期选取了CFD领域的典型场景，稳态仿真计算案例——基于MRF方法的旋转机械流场分析，我们选用的软件是CFD领域最常用的仿真软件Fluent。我们来看下基于SimForge™高性能工业仿真平台的CFD稳态计算，和其他仿真云平台效率对比的情况。

一、模拟与网格

    我们采用某品牌空调室外机作为稳态分析的仿真模型，如下图所示，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，其中，风扇叶片的旋转速度是850rpm。

二、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-ε Realizable模型。对于动区域计算模型，本次稳态计算选择了网格静止不动的MRF旋转坐标系法，计算迭代步数400步，相关设置如下。

三、仿真结果

    迭代完成之后仿真云图如下所示：

四、仿真平台对比

    我们进行Fluent旋转机械稳态分析时,“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图所示：

    本次仿真并行规模分别选取了16核、32核、64核、128核（受限于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），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，由于仿真云平台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稳态仿真分析时，表现出了绝对的速度优势。从16核到128核，其仿真计算速度都明显优于其他仿真云平台，且在相同并行核数下其仿真计算时间仅为其他仿真云平台的1/2不到，尤其是在64核并行时，其仿真计算时间更是只有仿真云平台1的1/3左右。我们以每个仿真云平台16核的计算时间为基本单位，计算各个平台的并行效率，结果如下图所示。我们可以发现“神工坊”高性能工业仿真平台的并行效率也是优于其他仿真云平台，且在每个核数下都保持着较高的并行效率。

五、结论

    综上所述，SimForge高性能工业仿真云平台在进行Fluent稳态仿真分析时，无论是计算时间还是并行效率，均优于其他仿真云平台。（本文作者：郯俊建）

    “神工坊”SimForge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，对ANSYS Fluent、Abaqus等仿真软件进行了CPU平台的高性能适配与优化，可以高效处理大规模网格模型以及复杂流场，大大缩短了企业仿真用时，提升工业设计效率，同时根据用户需求进行兼容性适配，力保每一核都能发挥出它的最大价值，欢迎广大工程师同行注册试用——

1. 专业GPU并行渲染，操作丝滑如本地仿真

SimForge 高性能仿真云平台实现了多 GPU 的分时共享，同时支持大规模仿真数据的多 GPU 服务端并行渲染，让10亿+网格可视化无压力。

SimForge平台Fluent性能测试结果
（注：仿真云平台2最高只能64核并行使用）

2. "超算级资源池+工业级软件栈"的垂直整合架构

SimForge 拥有亚洲最大的价值2亿的商业仿真软件授权，搭建了“传统商软+开源/国产软件+自研定制软件”的“工业级软件栈”，配合超算资源支持，单体软件并行最高可达2048核。

3. 打破工程仿真信息孤岛，​在线协同范式升级

实时同步操作界面：区别于大部分仿真云平台只有子母账号管理功能，SimForge 在账号管理功能之外，是可以实现实时同步操作的。

跨设备与跨账号无缝协同：关注到不同用户对账号信息保密需求不同，SimForge支持——“相同账号不同设备，同时登录协同操作”，“不同账号同时进入作业协同操作”两种使用情景。

4. 实时计费，精准结算，风险可控

SimForge 采用实时计费，精准结算的模式，让用户在使用过程中能够清晰了解费用情况，风险可控。无论是短期的集中计算任务，还是长期的研发项目，都能根据实际使用情况灵活计费，避免了资源浪费和不必要的成本支出，以及日常软硬件维护的烦恼。