測評內(nèi)容說明

最近由于大型仿真分析項目需求，有幸接觸到了北京超級云計算中心（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(guī)模的系列優(yōu)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(nèi)容為ANSYS軟件使用測試，測試參數(shù)如下：

北京超級云計算中心可根據(jù)使用者需求提供不同型號CPU，核心數(shù)，內(nèi)存大小以及磁盤空間，上述數(shù)據(jù)僅為本次測評使用參數(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，因此一般情況下計算量相比于同等節(jié)點數(shù)量的零件大，體現(xiàn)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(wǎng)

根據(jù)實際測試，該模型進行高階實體單元劃分，最低節(jié)點數(shù)量50萬，但是通常裝配體由于計算精度要求會比該數(shù)量多，因此本文按照100萬節(jié)點數(shù)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(jié)點數(shù)量107萬，MPC綁定接觸對200+。

考慮到同等節(jié)點數(shù)量下，動力學(xué)分析比靜力學(xué)分析計算量和計算時間要大得多，因此本文使用動力學(xué)分析的模態(tài)分析模塊進行測試，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)過測試，由于內(nèi)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(zhǔn)備工作

由于超算中心計費是從創(chuàng)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(dǎo)入超算中心進行調(diào)試和分析：

對于ANSYS WorkBench來說，使用Archive功能導(dǎo)出求解文件的壓縮包較為推薦，對于Abaqus直接導(dǎo)出對應(yīng)版本的.inp文件，對于HyperWorks導(dǎo)出對應(yīng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行常規(guī)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(xiàn)本地電腦和超算平臺的數(shù)據(jù)交換，傳輸速度也能保證在3~5Mb/s以上，因此使用起來相對也比較方便。

Step3：創(chuàng)建分析項目

本地數(shù)據(jù)導(dǎo)入完成之后，通過超算中心桌面的VNC可以創(chuàng)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(jù)計算需求，我們選擇amd_256隊列（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有任何區(qū)別，這里直接使用60核進行計算：

ANSYS WorkBench后臺統(tǒng)計的計算時間和內(nèi)存占用情況如下：

對于一個大型裝配體的動力學(xué)計算來說，計算速度還是比較滿意的。

Step5：后臺數(shù)據(jù)監(jiān)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(diào)用核心以及內(nèi)存空間的使用情況，如圖所示：

測評結(jié)果

本次使用超算測評，大致總結(jié)如下體驗：

①內(nèi)存足夠大，目前了解到最大內(nèi)存可以支持2T，本次使用的測試模型需要占用157GB內(nèi)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(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16核加速效果已經(jīng)不太明顯，但是對于流體等分析來說，核心數(shù)對計算速度的改善還是非常可喜

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(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(diào)用一臺高性能電腦

④服務(wù)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(shù)支持微信群能快速響應(yīng)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(nèi)容，整體體驗感比較舒服，當(dāng)然之后會針對具體分析問題進行求解速度和內(nèi)存占用的測評。