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“神工坊”性能测试系列之三:Fluent旋转机械稳态分析

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前言


 
CFD是工业仿真领域重要的分支之一,也是高性能计算的主要应用场景之一。本期选取了CFD领域的典型场景,稳态仿真计算案例——基于MRF方法的旋转机械流场分析,我们选用的软件是CFD领域最常用的仿真软件Fluent。我们来看下基于“神工坊”高性能工业仿真平台”的CFD稳态计算,和其他仿真云平台效率对比的情况。      
   

 


 
   
   
     

模拟与网格

我们采用某品牌空调室外机作为稳态分析的仿真模型,如下图所示,左侧与后侧的进口流域,以及前侧的出口流域都考虑到计算中,并对空调内部结构简化后进行网格划分,最终网格单元数868万,其中,风扇叶片的旋转速度是850rpm



     

求解设置

根据该款旋转机械的相关参数,经过理论计算得到该旋转机械的最大速度为25.6m/s,折合马赫数为0.075,为不可压缩流动,故选择压力基求解器,湍流模型选用了适用于旋转机械的k-ε Realizable模型。对于动区域计算模型,本次稳态计算选择了网格静止不动的MRF旋转坐标系法,计算迭代步数400步,相关设置如下。      


     

仿真结果

迭代完成之后仿真云图如下所示:      
     
   
   

 

 

仿真平台对比

     
我们进行Fluent旋转机械稳态分析时,“神工坊”高性能工业仿真平台与其他两家仿真云平台的硬件参数如下表所示:      

计算过程中三个平台的一些输出日志如下图所示:

     

本次仿真并行规模分别选取了16核、32核、64核、128核(受限于另外两个平台无法进行跨节点并行,并行规模无法进一步扩大),我们在“神工坊”平台进行了256核等更大规模的并行计算,结果显示计算用时会进一步缩短      
“神工坊”高性能工业仿真平台与其他几家仿真云平台的计算时间如下图所示,其中,由于仿真云平台2最高只能64核并行使用,故图表中无仿真云平台2并行规模为128核的结果。      

可以发现,“神工坊”高性能工业仿真平台在进行稳态仿真分析时,表现出了绝对的速度优势。从16核到128核,其仿真计算速度都明显优于其他仿真云平台,且在相同并行核数下其仿真计算时间仅为其他仿真云平台的1/2不到,尤其是在64核并行时,其仿真计算时间更是只有仿真云平台1的1/3左右      
我们以每个仿真云平台16核的计算时间为基本单位,计算各个平台的并行效率,结果如下图所示。我们可以发现“神工坊”高性能工业仿真平台的并行效率也是优于其他仿真云平台,且在每个核数下都保持着较高的并行效率。      

 
 

 

结论

 

     

     

     

     
综上所述,“神工坊”高性能工业仿真平台在进行Fluent稳态仿真分析时,无论是计算时间还是并行效率,均优于其他仿真云平台
     
“神工坊”高性能工业仿真平台以超算HPC集群作为硬件支撑,实现了跨节点大规模并行计算,可以高效处理大规模网格模型以及复杂流场,大大缩短了企业仿真用时,提升工业设计效率      

来源:神工坊
FluentHPC旋转机械湍流理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-01-31
最近编辑:1年前
神工坊(高性能仿真)
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