屈新田_基于HyperWorks的发动机罩盖结构优化设计.pdf

Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 RADIOSS并行计算及其在上海超算中心的应用 王 惠，丁峻宏 上海超级计算中心 上海 201203 摘要：计算机硬件架构的升级以及并行化理论的成熟，促使大规模求解程序朝着并行化的方 向发展。RADIOSS软件是Altair公司HyperWorks平台中一个重要的隐式和显式有限元求解模 块，本文结合RADIOSS软件在上海超算中心的应用实际和硬件资源，探讨了RADIOSS显式并行计 算的原理和方法，分析了整车碰撞安全性分析在不同处理器数目下的计算效率以及RADIOSS并 行求解方式对计算效率的影响，为该类问题的大规模计算以及更好地发挥RADIOSS的并行计算 优势提供参考。 关键字：RADIOSS, 高性能计算（HPC）, “魔方”, Hybrid-MPP 1 引言 计算机软硬件和有限元仿真理论的不断发展使得人们对产品的虚拟开发要求越来越高，系 统级多体耦合仿真和多物理场耦合仿真已成为虚拟产品开发的发展方向，用户不再追求单一个 体在单一物理场（如结构力学，流体力学）的仿真结果，而是将研究对象的完整系统（如整 机、整车）或影响系统性能的所有物理因素一次性纳入计算范畴，重点考察各物理因素综合起 来对分析对象或者整个系统的影响。这类问题的求解往往需要在硬件上有更强的计算能力和更 多内存，而现有单台计算机的处理能力和内存都不可能无限制的增加，硬件环境已经成为制约 高水平科研与产品创新的瓶颈。随着集群技术和并行计算理论的发展，高性能计算（HPC）在 越来越多的领域中得到应用，很多科研单位，公司和机构都拥有自己的HPC系统。由于HPC系 统能调用网络环境中的多个处理器资源进行并行计算，从而能更快的获得计算结果，显著缩短 计算时间，许多商业软件都致力于基于HPC网络环境下的并行化开发，并取得良好的应用效 果，为大规模复杂问题的求解提供了契机。 RADIOSS是Altair公司HyperWorks平台中一个重要的隐式和显式有限元求解模块，其丰 富的求解算法和数值处理技术能最大限度的提高产品设计的耐久性，碰撞安全性和可制造性， 改善产品NVH性能，也可以用来求解流固耦合等多物理场问题。RADIOSS可以使用HyperMesh 或HyperCrash作为前处理器，HyperView作为后处理器，对于大规模问题的仿真，用户可以 一个操作界面友好，统一集成的环境中完成从建模到仿真结果分析的整个过程。本文结合 RADIOSS在上海超算中心的应用实际和硬件资源，分析了整车碰撞安全性分析在不同处理器 - 1 - Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 数目下的计算效率以及RADIOSS并行求解方式对计算效率的影响，为该类问题的大规模计算 以及更好地发挥RADIOSS的并行计算优势提供参考。 2 RADIOSS 并行计算 计算机硬件架构的升级以及并行化理论的发展，促使大规模求解程序朝着并行化的方向发 展，并行化程序必须充分利用现有硬件资源来提高自身并行计算性能，并行处理能力将进一步 提高程序内在价值，也有助于大规模问题的求解。RADIOSS融合必威体育精装版的数值计算方法和并行 算法，在提高求解效率方面有取得了富有成效的进展，例如求解器中集成的高级质量缩放，多 域求解，Hybrid-MPP等技术，在实际中都取得了较为理想的应用效果，特别是RADIOSS的非 线性显式并行求解技术，通过将单个任务划分成多个子任务，并把这些子任务分配到不同的处 理器上进行并行求解，从而能更快的获得计算结果，缩短产品研发周期，为大规模碰撞安全性 优化以及可靠性分析，复杂多物理场耦合计算，精细化多体耦合等问题的求解提供了可能。 RADIOSS强大的并行计算功能支持 Shared Memory Parallelism （SMP ）和Single Program Multiple D