行業應用｜用北京超算跑大型結構動力學仿真是種什么樣的體驗？

測評內容說明

最近由于大型仿真分析項目需求，有幸接觸到了北京zoty中欧体育官方网站計算中心（如下簡稱北京超算），同時也體驗到了超算中心對于低成本拓展仿真分析規模的系列優勢。

為了幫助大家更好地了解和使用超算中心，筆者將通過系列文章對超算中心的使用以及計算性能進行測評，本文內容為ANSYS軟件使用測試，測試參數如下：

北京zoty中欧体育官方网站計算中心可根據使用者需求提供不同型號CPU，核心數，內存大小以及磁盤空間，上述數據僅為本次測評使用參數。

相比于零件分析，大型裝配體除了網格數量較多外，還包含大量的連接關系，綁定接觸以及混合單元類型，因此一般情況下計算量相比于同等節點數量的零件大，體現的計算問題也更加全面。

為了更加真實地測試超算平臺的使用性能，文章選取如下大型裝配體：

模型來源于GrabCAD官網

根據實際測試，該模型進行高階實體單元劃分，最低節點數量50萬，但是通常裝配體由于計算精度要求會比該數量多，因此本文按照100萬節點數量進行測試，具體有限元模型如下：

整體有限元模型使用高階四面體單元處理，節點數量107萬，MPC綁定接觸對200+。

考慮到同等節點數量下，動力學分析比靜力學分析計算量和計算時間要大得多，因此本文使用動力學分析的模態分析模塊進行測試，算法選擇Block Lanczos，提取模態階數100階。

注意

該模型分析已經在本地64G電腦上經過測試，由于內存需求遠遠超出電腦性能無法計算，因此只能借助超算平臺進行計算。

平臺使用流程

Step1：本地準備工作

由于超算中心計費是從創建分析項目開始，而不是求解計算，因此作為分析中最為耗時的前處理工作，一般是在本地電腦完成，整體模型裝配好后導入超算中心進行調試和分析：

對于ANSYS WorkBench來說，使用Archive功能導出求解文件的壓縮包較為推薦，對于Abaqus直接導出對應版本的.inp文件，對于HyperWorks導出對應版本的.fem文件，這些求解文件在超算平臺中均能正常讀取。

Step2：求解文件上傳

對于每個用戶，超算中心會單獨開辟一塊磁盤空間供數據存儲，類似于個人電腦上的一個盤，一般最低有500G，個人可以對空間中的數據進行常規編輯和清理工作，我們的計算文件也是存儲在該空間下。

為了使得超算平臺能夠讀取計算文件，需要登錄超算平臺，將求解文件通過指定軟件上傳到提供的存儲空間中：

超算中心界面

磁盤文件交互

由于直接拖動就可以實現本地電腦和超算平臺的數據交換，傳輸速度也能保證在3~5Mb/s以上，因此使用起來相對也比較方便。

Step3：創建分析項目

本地數據導入完成之后，通過超算中心桌面的VNC可以創建分析項目，也可以直接通過桌面上的ANSYS軟件直接啟動：

根據計算需求，我們選擇amd_256隊列（代表CPU為AMD，最大使用內存256G），核心數選擇64（可以根據自己需求使用更多核心），提交之后，等待連接成功，即可進入可視化界面。

應用窗口

WorkBench界面

Step4：調試和求解

由于超算中心提供了可視化界面，因此調試和求解的部分和我們正常操作沒有任何區別，這里直接使用60核進行計算：

ANSYS WorkBench后臺統計的計算時間和內存占用情況如下：

對于一個大型裝配體的動力學計算來說，計算速度還是比較滿意的。

Step5：后臺數據監測

在計算過程中，可以通過桌面軟件SSH，輸入指定的簡易代碼，方便地查詢到調用核心以及內存空間的使用情況，如圖所示：

測評結果

本次使用超算測評，大致總結如下體驗：

①內存足夠大，目前了解到最大內存可以支持2T，本次使用的測試模型需要占用157GB內存，對于大部分本地電腦無法處理，并且個人配置到這么高的內存空間成本非常高

②核心數足夠多，雖然在結構分析中，超過16核加速效果已經不太明顯，但是對于流體等分析來說，核心數對計算速度的改善還是非?？上?/span>

③流程足夠完善，早期聽到超算中心我都是有些畏懼的，感覺這東西應該很復雜，需要傳輸各種文件，輸入各種求解命令調用，但是這次使用后發現，現在平臺從可視化界面，文件傳輸，后臺查詢等都做得很完善，給人的感覺就是遠程調用一臺高性能電腦

④服務足夠到位，開始使用超算中心確實會遇到各種疑問，但是配備的技術支持微信群能快速響應并給出解決方案，體驗感比較好。

以上便是本次云計算中心的測評內容，整體體驗感比較舒服，當然之后會針對具體分析問題進行求解速度和內存占用的測評。