结构网格 CFD应用程序在天河超级 计算机上的高效并行与优化

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摘 要： 对多区结构网格大规模 ＣＦＤ流场模拟的高效并行方法进行了研究，以天河超级计算机平台的 ＣＰＵ同 构计算环境和 ＣＰＵ＋ＭＩＣ异构计算环境为例，重点讨论了 ＣＦＤ应用特点与超级计算机运行环境相适应的性能优化与 改进策略，发展了一系列多层次并行与性能优化方法．通过在天河 ２高性能计算平台上进行了多个算例的数值模拟， 验证了这些优化方法的并行效果；在 ＣＰＵ＋ＭＩＣ异构平台上模拟的最大 ＣＦＤ问题规模达到 ６８００亿个网格单元，共使 用 １３７．６万 ＣＰＵ＋ＭＩＣ处理器核，测试结果表明在 ＣＰＵ＋ＭＩＣ异构平台上移植优化后的程序性能提高 ２．６倍左右，且具 有良好的可扩展性． 关键词： 计算流体力学；多区结构网格；并行计算；天河计算机；ＣＰＵ＋ＭＩＣ异构计算

. y/ n' I* g7 H/ p% Y! C. K      近年来，随着计算流体力学（ＣＦＤ）方法的不断突破 和计算机技术的快速发展，基于 ＣＦＤ的数值模拟方法 开始越来越多地被应用到航空航天飞行器的研究和设 计当中．为了提高 ＣＦＤ数值模拟的计算规模、计算效 率，ＣＦＤ数值模拟代码通常需要并行计算，以便充分利 用高性能计算机的强大并行处理能力．传统的并行 ＣＦＤ 程序主要采用区域分解方式，根据高性能计算机体系结 构的特点，可以实现共享存储或消息传递并行程序，不 同区域在不同进程或线程上运行相同的求解器，获得每 个时间步的流场结果后需要对区域之间的边界进行信 息交换．
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2020-11-10 10:59 上传

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被应用到航空航天飞行器的研究和设 计当中