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CAE/CFD领域高性能计算解决方案


直升机外流场特性分析

舰船电磁隐身性能分析

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发动机强度性能模拟

建筑群外部空气流动分析

自行车运动员阻力分析


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三维虚拟桌面上进行;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三维虚拟桌面上进行。

随着技术的发展,有限元分析和前、后处理功能不断发展和完善,并不断趋向于自动化、智能化和一体化的发展趋势。在技术发展的过程中,CAE与CAD技术相互关联,相互促进。CAD为CAE提供数字化特征模型,CAE则指导CAD设计,并为CAD优化设计提供依据。伴随工业用户对仿真规模、计算精度、显示效果需求的不断提升,协同设计仿真一体化成为缩短产品研发周期,提高产品质量的重要途径。同时也对承载CAD、CAE一体化的高性能集群的性能提出了新的要求。

设计仿真一体化高性能计算系统拓扑如下所示:





协同仿真设计平台可满足不同仿真计算类型及不同环节的需求。针对计算流体力学、显示结构动力学分析相关的应用,计算节点使用曙光TC4600、TC5600、TC6600系列刀片服务器系统,配置Intel最新架构CPU,通过高速InfiniBand或Omni-Path网络进行连接,不仅能够保证单节点服务器的计算性能,也能满足高密度、可扩展的集群计算性能。针对电磁仿真、隐式静力学分析、电子自动化软件,采用曙光I840、I980系列多路服务器,提供充足单机计算资源的同事,可满足电磁仿真、静力学分析、电子自动化软件等对大内存资源的需求;对于CAD建模、CAE前后处理,使用曙光W760云图工作站,结合高端显卡,提供充足且可共享的远程三维虚拟桌面,满足大型装配图、大规模网格划分对资源的需求;整套系统推荐曙光Parastor并行存储系统,提供充足的聚合访问带宽与高安全策略数据存储空间,并为协同仿真设计提供数据的统一访问。

整套系统通过曙光Gridview工业仿真云平台对外提供服务,实现集群管理、作业调度、虚拟桌面、门户提交一站式服务,简化管理运维操作,高效提升设计仿真效率。




在设计仿真一体化高性能计算整体解决方案支撑下,所有设计仿真人员可以方便、高效地使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,并完成求解与计算结果后处理,从而实现用户、数据、设计、求解的全线贯通。



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