測(cè)評(píng)內(nèi)容說(shuō)明

最近由于大型仿真分析項(xiàng)目需求，有幸接觸到了北京平博pinnacle体育官网計(jì)算中心（如下簡(jiǎn)稱北京超算），同時(shí)也體驗(yàn)到了超算中心對(duì)于低成本拓展仿真分析規(guī)模的系列優(yōu)勢(shì)。

為了幫助大家更好地了解和使用超算中心，筆者將通過(guò)系列文章對(duì)超算中心的使用以及計(jì)算性能進(jìn)行測(cè)評(píng)，本文內(nèi)容為ANSYS軟件使用測(cè)試，測(cè)試參數(shù)如下：

北京平博pinnacle体育官网計(jì)算中心可根據(jù)使用者需求提供不同型號(hào)CPU，核心數(shù)，內(nèi)存大小以及磁盤空間，上述數(shù)據(jù)僅為本次測(cè)評(píng)使用參數(shù)。

相比于零件分析，大型裝配體除了網(wǎng)格數(shù)量較多外，還包含大量的連接關(guān)系，綁定接觸以及混合單元類型，因此一般情況下計(jì)算量相比于同等節(jié)點(diǎn)數(shù)量的零件大，體現(xiàn)的計(jì)算問(wèn)題也更加全面。

為了更加真實(shí)地測(cè)試超算平臺(tái)的使用性能，文章選取如下大型裝配體：

模型來(lái)源于GrabCAD官網(wǎng)

根據(jù)實(shí)際測(cè)試，該模型進(jìn)行高階實(shí)體單元?jiǎng)澐郑畹凸?jié)點(diǎn)數(shù)量50萬(wàn)，但是通常裝配體由于計(jì)算精度要求會(huì)比該數(shù)量多，因此本文按照100萬(wàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行測(cè)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(jié)點(diǎn)數(shù)量107萬(wàn)，MPC綁定接觸對(duì)200+。

考慮到同等節(jié)點(diǎn)數(shù)量下，動(dòng)力學(xué)分析比靜力學(xué)分析計(jì)算量和計(jì)算時(shí)間要大得多，因此本文使用動(dòng)力學(xué)分析的模態(tài)分析模塊進(jìn)行測(cè)試，算法選擇Block Lanczos，提取模態(tài)階數(shù)100階。

注意

該模型分析已經(jīng)在本地64G電腦上經(jīng)過(guò)測(cè)試，由于內(nèi)存需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出電腦性能無(wú)法計(jì)算，因此只能借助超算平臺(tái)進(jìn)行計(jì)算。

平臺(tái)使用流程

Step1：本地準(zhǔn)備工作

由于超算中心計(jì)費(fèi)是從創(chuàng)建分析項(xiàng)目開(kāi)始，而不是求解計(jì)算，因此作為分析中最為耗時(shí)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(dǎo)入超算中心進(jìn)行調(diào)試和分析：

對(duì)于ANSYS WorkBench來(lái)說(shuō)，使用Archive功能導(dǎo)出求解文件的壓縮包較為推薦，對(duì)于Abaqus直接導(dǎo)出對(duì)應(yīng)版本的.inp文件，對(duì)于HyperWorks導(dǎo)出對(duì)應(yīng)版本的.fem文件，這些求解文件在超算平臺(tái)中均能正常讀取。

Step2：求解文件上傳

對(duì)于每個(gè)用戶，超算中心會(huì)單獨(dú)開(kāi)辟一塊磁盤空間供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，類似于個(gè)人電腦上的一個(gè)盤，一般最低有500G，個(gè)人可以對(duì)空間中的數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)編輯和清理工作，我們的計(jì)算文件也是存儲(chǔ)在該空間下。

為了使得超算平臺(tái)能夠讀取計(jì)算文件，需要登錄超算平臺(tái)，將求解文件通過(guò)指定軟件上傳到提供的存儲(chǔ)空間中：

超算中心界面

磁盤文件交互

由于直接拖動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)本地電腦和超算平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換，傳輸速度也能保證在3~5Mb/s以上，因此使用起來(lái)相對(duì)也比較方便。

Step3：創(chuàng)建分析項(xiàng)目

本地?cái)?shù)據(jù)導(dǎo)入完成之后，通過(guò)超算中心桌面的VNC可以創(chuàng)建分析項(xiàng)目，也可以直接通過(guò)桌面上的ANSYS軟件直接啟動(dòng)：

根據(jù)計(jì)算需求，我們選擇amd_256隊(duì)列（代表CPU為AMD，最大使用內(nèi)存256G），核心數(shù)選擇64（可以根據(jù)自己需求使用更多核心），提交之后，等待連接成功，即可進(jìn)入可視化界面。

應(yīng)用窗口

WorkBench界面

Step4：調(diào)試和求解

由于超算中心提供了可視化界面，因此調(diào)試和求解的部分和我們正常操作沒(méi)有任何區(qū)別，這里直接使用60核進(jìn)行計(jì)算：

ANSYS WorkBench后臺(tái)統(tǒng)計(jì)的計(jì)算時(shí)間和內(nèi)存占用情況如下：

對(duì)于一個(gè)大型裝配體的動(dòng)力學(xué)計(jì)算來(lái)說(shuō)，計(jì)算速度還是比較滿意的。

Step5：后臺(tái)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

在計(jì)算過(guò)程中，可以通過(guò)桌面軟件SSH，輸入指定的簡(jiǎn)易代碼，方便地查詢到調(diào)用核心以及內(nèi)存空間的使用情況，如圖所示：

測(cè)評(píng)結(jié)果

本次使用超算測(cè)評(píng)，大致總結(jié)如下體驗(yàn)：

①內(nèi)存足夠大，目前了解到最大內(nèi)存可以支持2T，本次使用的測(cè)試模型需要占用157GB內(nèi)存，對(duì)于大部分本地電腦無(wú)法處理，并且個(gè)人配置到這么高的內(nèi)存空間成本非常高

②核心數(shù)足夠多，雖然在結(jié)構(gòu)分析中，超過(guò)16核加速效果已經(jīng)不太明顯，但是對(duì)于流體等分析來(lái)說(shuō)，核心數(shù)對(duì)計(jì)算速度的改善還是非?？上?/span>

③流程足夠完善，早期聽(tīng)到超算中心我都是有些畏懼的，感覺(jué)這東西應(yīng)該很復(fù)雜，需要傳輸各種文件，輸入各種求解命令調(diào)用，但是這次使用后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在平臺(tái)從可視化界面，文件傳輸，后臺(tái)查詢等都做得很完善，給人的感覺(jué)就是遠(yuǎn)程調(diào)用一臺(tái)高性能電腦

④服務(wù)足夠到位，開(kāi)始使用超算中心確實(shí)會(huì)遇到各種疑問(wèn)，但是配備的技術(shù)支持微信群能快速響應(yīng)并給出解決方案，體驗(yàn)感比較好。

以上便是本次云計(jì)算中心的測(cè)評(píng)內(nèi)容，整體體驗(yàn)感比較舒服，當(dāng)然之后會(huì)針對(duì)具體分析問(wèn)題進(jìn)行求解速度和內(nèi)存占用的測(cè)評(píng)。