国家超级计算广州中心工程师颜辉——ANSYS在科学研究和高端研发中的应用

2020-02-27 842浏览

2.2 O•UT中LI心NE简介主• 要软内件容介绍 • 应用介绍 • 发展规划国家超级计算广州中心 NATIONAL SUPERCOMPUTER CENTER IN GUANGZHOU 2 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
5.5 “天河二号”  国家“863”计划和“核高基”国家科技重大专项项目标志性成果 – “天河”新一代高性能计算机系统研制课题  自主知识产权的突破亿亿次级高效能计算的计算机系统 – 建设目标峰值运算速度每秒十亿亿次（100PF）以上、全系统Linpack效率60%以上、系统能效比每瓦50亿次（5GF/W ）以上 Top500六连冠 ( 2013.6~2016.6 ) HPCG 五连冠 ( 2014.6~2016.6 ) 5 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
6.6 系统概况 • 双路 12 核 Intel Xeon E5-2692V2 • 内存 64GB （部分128GB） • 3* Intel Xeon Phi 加速卡 (GPDSP , Matrix2000) • 定制的内部高速互联 TH2 Express-2+ • 全局共享存储系统容量15PB Compute Blade System 6 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 Compute Frame ANSYS UGM 2017 Compute Rack
8.自主定制高速互连网络  互连通信系统决定系统大规模扩展 ◦ 结点性能越高，通信要求越高 ◦ 系统规模越大，通信性能越重要  天河二号高速支撑100PF系统 ◦ 自主网络协议 ◦ 胖树拓扑结构 ◦ 光电混合互连技术 ◦ 自适应互联架构 Speedup of starccm+ ( GBE vs TH2 Express-2+ ) 8 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
9.HPC Software Stack Bigdata/Cloud Stack 天河星光软件栈架构 Starlight-DSL Application Workflow Management EHVN Ctrl Workload monitor Visualization system Domain Framework ADE Tools MPI C/C++/Fortran Numerical Lib Global Array OpenMP PDE Machine Learning Statistical Analysis Business Intelligence Hadoop Spark Big Data Analizing Framework Data Management Hybrid Hierarchy File system HDFS SQL Database NoSQL Database System Monitor Fault tolerant Engine Resource Management Deployment Orchestration Virtualization Authentication Operating System Kylin Cloud Platform Scheduling 9 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
10.10 1、中心建设概述目标与定位：具有中国特色的世界一流超算中心大科学大工程新产业科学研究平台技术创新平台交流合作平台学科建设平台人才培养平台 10 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
11.2、中心应用情况  应用分类 ◦ 高性能计算应用 ◦ 云计算应用 ◦ 大数据应用  总体情况 ◦ 用户数量目前已超过2000家 ◦ 支撑国家级课题超过800项 ◦ 广东省／广州市课题超过80项 ◦ 2016年机时费~6000万，国家科研经费~3000万 11 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
14.天河星光云超算平台为用户提供基于WEB的HPC资源入口 –传输数据高度压缩，加密 –支持批量、交互任务处理 –深度结合DCV远程可视化技术 14 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017 已集成可视化软件及商业软件求解器
20.某大楼建筑外环境分析 • 项目概述：某大楼的外观设计，其中屋顶草坪是该大楼设计的一大特点，屋顶的绿化草坪不仅可以使得建筑更为美观，而且可以对屋顶起到保温隔热的效果，在炎热的夏天可以减少空调的使用。 • 项目目的：使用ANSYS CFD工具分析炎热夏天太阳直射的时候，屋顶草坪的隔热效果，以及大楼及附近区域的温度分布。 20 20 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
21.计算网格 • 计算区域大小约： 337*228*28（单位：米） • 使用ANSYS ICEM进行四面体网格划分划分，网格总数达3000万 21 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
22.计算条件及设置 • 需要考虑大楼不同区域对太阳辐射有不同的吸收和反射效果 ◦ 屋顶草坪 ◦ 水泥墙体及地面 ◦ 周围植被 ◦ 玻璃幕墙 ◦ 坡体 ◦… • 仿真环境设定为极端炎热条件 ◦ 夏季7月下午1时 ◦ 晴天，无云 ◦ 无风 • 使用ANSYS Fluent求解器 ◦ 自然对流（Boussinesq 假设） ◦ 太阳辐射模型 22 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
23.模拟结果结果显示没有种草的楼顶与种草楼顶，温度相差17度左右建筑楼顶种草区域温度分布种草楼顶区域温度所在区坡体坡体建筑基地建筑阴影区域（太阳作用下的）（水泥地面） 23 © 2017 ANSYS, Inc. 静风状态下，建筑及周边植被温度分布 July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
25.基于Rocky DEM+ANSYS fluent的物料筛选分类仿真 • 项目概述：分析物料的输运及筛选分类过程 ◦ 三种不同尺寸的非球形颗粒混杂在一起，颗粒总数目达到100万个 ◦ 颗粒通过传输带输运带筛选机器上，进行分类收集 ◦ 通过仿真可以评估筛分的效果 25 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
26.矿石破碎仿真 • 项目概述：分析矿石破碎过程 ◦ 模拟非球形颗粒的破碎过程，破碎后总颗粒数可达10万以上 ◦ 模拟矿石破碎的效率以及破碎颗粒的形状和粒径分布 ◦ 通过模拟查看破碎过程中会否出现堵料和过粉碎 26 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
27.3、中心发展规划：大科学  年内部署的应用里程碑（大科学） ◦ 数值风洞 ✓ 数值飞行, 航空发动机设计机理 ◦ 数值心脏 ✓ 心脏、血管、血细胞的全流动模拟 27 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
28.28 3、中心发展规划：软件中心  高性能计算与大数据处理融合发展 1. 软件开发性能分析计算/数据处理融合应用支撑平台 2. 大气海洋环境应用平台 3. CFD与工业制造应用平台 4. 新能源新材料应用平台 5. 天文物理计算与大数据应用平台 6. 生物医药健康大数据应用平台 7. 视频交通大数据应用平台 8. 数字媒体大数据应用平台 9. 深度学习与认知智能应用平台围绕超算中心建立高性能应用软件中心 – 工具软件、平台软件、应用软件开发与集成 – 聚集交叉学科人才，构建可持续发展的生态环境 – 促进对未来国产高性能计算系统的科学评价和应用引导 10. 高性能计算与大数据处理教育平台 28 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017
29.3、中心发展规划超算中心科技创新生态体系公共资源政府 R&D经费补贴 “天河二号” 超级计算机中山大学国防科大等高校、科研机构优势学科、人才支持广船，广汽，广药，海格，思科，达安基因… 琶洲互联网企业集聚区、创新中心、汽车等支柱产业、生物医药产业、精准医疗产业等高新产业群应用企业超算中心开放共享科技服务平台超算应用软件开发软件采购补贴软件企业高新软件产业集群 29 © 2017 ANSYS, Inc. July 31, 2017 ANSYS UGM 2017