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CAE&CFD高性能计算解决方案

      CAE(Computer Aided Engineering)指工程设计中的计算机辅助工程,用计算机辅助求解分析复杂的工程问题。包括有限元分析(FEA)、计算流体力学(CFD)、多体动力学分析(MBD)和优化分析等

      CAE技术在实际应用中包括三个步骤:首先是建模亦即前处理,是指对需要模拟计算的实际物理问题建立几何模型并划分网格,以便可以将非线性的力学方程组离散为计算机可以识别的代数方程组,这一过程需要非常强的显示能力,并且要求具有一定的内存空间能够容纳大量的网格信息,通常在图形工作站或远程虚拟桌面上进行;模型建立后就是计算求解的过程,常见的模拟仿真软件包括FLUENT、ANSYS、ABAQUS、LS-DYNA、HyperWorks等,计算过程需要大量的CPU、内存资源以及存储空间,通常利用Web Portal作业提交系统,将作业提交到高性能计算集群上计算,结果数据存放在大容量存储系统中;之后是后处理过程,即对计算得到的数据进行分析处理,得到各种曲线和云图信息,这一过程同样对显示能力要求很高,通常在图形工作站或远程虚拟桌面上进行。

      为满足工业用户的需求,CAE高性能集群方案需要提供的不仅是高性能计算集群,还包括友好的人机交互环境。在新型CAD、CAE一体化技术产品的帮助下,工业化研发、设计实现了从经验设计到计算机辅助设计的转变。设计人员实现了从二维制图到三维设计的转变。有限元分析人员可以比较方便地用前处理软件在三维实体几何图形上划分网格、建立有限元模型,在高性能计算集群上求解完成后用后处理软件显示计算结果,计算结果的可视化(动画显示)使计算结果一目了然。

      有限元分析和前、后处理功能不断发展和完善,越来越自动化、智能化和一体化,有限元分析计算结果的精度也在不断提高。CAE与CAD技术同步发展,CAD为CAE提供数字化特征模型,CAE指导CAD设计,为CAD优化设计提供依据。CAD、CAE一体化技术的出现,使得工业流程得到了缩减,研发、设计过程基本融合,大大缩短产品研发周期,提高产品质量,也对高性能集群的整体架构提出了新的要求。综合考虑上述需求,提供的集群系统架构如下所示:

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      针对计算流体力学、显示结构动力学分析相关的硬件及集群软件需求:

硬件

      针对计算流体力学、显示结构动力学分析相关的应用计算节点推荐配置双路Intel最新架构CPU的润宇RY260 M2 服务器,或能效及空间更优的润宇Kn460 服务器。

      针对电磁仿真、隐式静力学分析、电子自动化软件,推荐采用润宇RY460 M2 等SMP服务器,不仅能够保证单节点CPU计算能力,同时内存配置也完全能满足电磁仿真、静力学分析、电子自动化软件等对资源有特别需求的应用集群软件。

集群软件

       RJMS高性能作业调度系统实现了作业提交的可视化、互动操作,实现对集群资源的统一调用。通过对应用的封装与优化,大大简化了作业提交的流程和复杂度。其中互动操作提交作业方式与在PC或工作站上运行软件的操作方式完全一致,同时在后台实现对集群资源的统一调用,降低了用户的集群使用学习难度,实现功能与效率的提升。

      对于大容量、高密度IO和低延时的需求,采用RDFS高性能文件系统。

      RADS自动化部署系统和RIMS智能监控系统在大规模集群的初期建设、后期运维中都能发挥巨大的作用。