Fluent并行计算在国家超算济南中心的应用
中国芯神威蓝光超级计算机来龙去脉揭秘详解组图
中国芯神威蓝光超级计算机来龙去脉揭秘详解组图本周国内又一超级计算机中心济南中心正式挂牌，其采用的神威蓝光高效能计算机，成为国内首个全部采用国产中央处理器（CPU）和系统软件构建的千万亿次计算机系统，其意义不言而喻，中国成为继美国日本之后成为第三个采用自主CPU构建千万亿次级超级计算机的国家。
提到国产自主CPU，很多人第一反应会是“龙芯”，这个神威蓝光高效能计算机是何物，其采用的国产自主知识产权的神威1600A处理器又有什么来龙去脉？神威蓝光高效能计算机而在本周在山东济南召开的《2011年中国高性能计算机性能TOP100排行榜》发布：第一名，安装在国家超算天津中心的天河-1A；第二名，安装在国家超算济南中心的神威蓝光；第三名，安装在国家超算湖南中心的天河-1A-HN。
虽然并不是排在国内首位，但是神威蓝光却有非同寻常的意义，它是首台全部采用国产CPU构建的千万亿次超级计算系统。
申威1600处理器本周四济南传出消息，国内第四个超级计算机中心济南中心正式挂牌，作为全国3个千万亿次超级计算中心之一，其采用的神威蓝光高效能计算机，由国家并行计算中心研制，按照MPP万万亿次架构设计，处理器采用的8704片16核的申威1600，峰值计算速度达到每秒1100万亿次浮点计算，持续计算能力为738万亿次。
其最大特点是核芯处理器全部采用国产CPU申威1600处理器。
神威蓝光高效能计算机介绍早在2010年9月下旬，就传出了有关国家超级计算中心济南中心及神威蓝光的消息，2010年9月28日有媒体报道，浪潮承接山东信息通信技术研究院项目，开建“神威蓝光”千万亿次超级计算机。
当时山东信息通信技术研究院透露，随着国家“十一五”、“863计划”中信息技术领域“高效能计算机及网络服务环境”重大项目通过科技部审批，“神威蓝光千万亿次高效能计算机系统”也将落户该院。
通过该项目，济南将与深圳、天津一起成为3个国内领先的超级计算系统研发、应用高地。
超级计算参与加速器应用
率， 用并行的手段描述物理过程 ， 在软件 结 究加速器束流模拟 的关键算 法 ， 优化关键 算
法的并行结构 ， 有效地完成关键算法的并 更
到最大 的发挥 ，更为真实的 、细致 的描述
同努力下 ， 超级计算可以帮助加速器束流模
加速器的应用与设计
团 加速器 中粒子 的运动过程 。 在对空间和时 拟走地更远 ，展现更美好的明天。
间的划分 中， 采用更为紧密的空间描述和
（ 作者单位 ：１ 为中国科学院近代物理研究所 ； ２为兰州
过程与形态 ，为调节加速器不 同部件 的参
超级计算 的出现 ，对加速器 的发展提 数提供 了有力 的依据 ，可 以更 为直 观地 给 电粒子的加速是一个复杂而且迅速的过程 ， 在 加速 器束 流模拟方 面 ，为模 拟过程提供 超级计算在加速器束流模 拟过程主要
器为闪烁 的近代物理世界掀开 了崭新 的一 供 了及 时而有 力的支持 。因为加 速器 对带 出束流在加 速器 中的变化趋势 。超 级计算 页。在 随后 的几十年 中， 加速器发展迅速 ，
超级计算参 与加速器应用
一文 ／张智磊 一齐新 齐记 周庆 国 形的研究 中， 在毫米 波激光雷达 、 反隐形军 对加速器 中束流状态 的模拟就是加速器束
事 目标和激光致盲等研究 中具有不可替代 流模拟 。加速器束流模拟在加速器设计 阶 １３ ９ ２年 由美国科学家柯克罗夫特 （ ． 的重要应用价值 ，是维护 国家 主权 和领土 段 ，通过计算模拟束流在加速器 中的运动 Ｊ Ｄ．ｏ ｋ ｒｆ ）和爱 尔兰科 学家沃尔顿 ｆ ． 完整 的坚强技术保 障。 Ｃ ｃ ｃｏｔ Ｅ Ｔ ＳＷａｔｎ ．． ｌ ）建立 的第一 台直流质子加速 ｏ
深圳超算HPC使用手册v3.2
20G
20G
本地硬盘
149G
149G
300G
149G
共享硬盘
256T
835T
256T
1800T
5
曙光 6000 超级计算主机系统的存储分为两种：每个计 算节点配备的本地磁盘和由存储节点建立的高速并行文件 系统。
其中本地硬盘不建议普通用户大量使用，仅供计算节点 操作系统使用（以及计算所需的临时文件），用户的所有操 作都应该在账号所对应的$HOME（该$HOME 所在的位置 为高速并行文件系统）下进行，用户登录时，会自动被引导 到自己账号的$HOME 下面。
web 方式提交作业.................................................................................................16 命令行方式提交作业.............................................................................................. 19
4
国家超级计算深圳中心采用由中科院和曙光公司联合 研制的曙光 6000 超级计算系统，该系统整体计算能力实测 峰值为 1.271 千万亿次浮点运算（1.271PFLOPS）。于 2011 年 11 月 16 日投入运行。本文主要介绍曙光 6000 超级计算 系统的使用方法和环境。
1. 基本环境
为了方便管理和使用，曙光 6000 超级计算系统高性能 计算区分成 4 个逻辑分区可供所有用户使用，用户可以根据 不同的业务需求选择适合自己计算类型的分区。
深圳超算 HPC 使用手册 v3.2
系统运行部 2015 年 9 月 1 日
fluent udf单位
Fluent UDF单位引言Fluent UDF（User-Defined Function，用户自定义函数）是ANSYS Fluent软件中的一个重要功能，它允许用户通过编程语言的方式添加自己所需的功能和算法。
在设置流体仿真问题的边界条件和控制参数时，有时需要一些特殊的函数来描述非线性或非常规的物理现象。
通过使用Fluent UDF单位，用户可以编写自定义函数来实现这些特殊需求。
本文将详细介绍Fluent UDF单位的概念、作用、使用方法和案例。
希望通过本文的介绍，读者能够更好地理解和运用Fluent UDF单位，从而提高其在流体仿真中的建模能力和解决问题的能力。
什么是Fluent UDF单位？Fluent UDF单位（User-Defined Function，用户自定义函数）是ANSYS Fluent 软件的一个功能模块，用于实现用户对流体仿真模型的自定义控制和功能扩展。
通过Fluent UDF单位，用户可以使用C语言编写自定义的函数，将其与Fluent软件的求解器建立联系，并在求解过程中实时调用这些函数。
Fluent UDF单位的核心思想是”编程即控制”，通过自定义函数，用户可以在仿真过程中控制物理现象的变化和演化，进而实现更精确、更符合实际的仿真结果。
Fluent UDF单位不仅提供了丰富的库函数和API接口，还支持用户自定义变量、宏定义和编译选项等功能，从而满足各种复杂流体问题的模拟需求。
Fluent UDF单位的作用Fluent UDF单位在流体仿真中有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1.自定义物理模型和边界条件：Fluent UDF单位允许用户根据特定需求编写自定义物理模型和边界条件。
比如，可以用UDF来实现非线性湍流模型、动态边界条件或者粒子轨迹模拟等。
这种自定义能力使得用户可以更准确地描述和控制特定物理问题，提高模型的精度和可靠性。
2.对流动过程的实时控制：Fluent UDF单位允许用户通过编程方式实时修改流动过程中的参数和条件。
曙光 6000 超级计算机使用手册 - 清华大学深圳研究生院
曙光6000超级计算机使用手册系统运行部2012年12月12日目录一、基本环境二、系统软件环境2.1 操作系统 (5)2.2 作业调度系统 (5)2.3编译器和并行实现 (5)2.4 数学库 (6)三、使用方法3.1 登录和传输文件 (8)3.2 编译 (12)3.3 作业提交 (13)3.4 作业管理 (23)附件A.常用的作业提交模板1.普通串行计算 (25)2.普通MPI并行作业 (25)3.多个计算步骤的计算脚本 (25)4.共享内存并行作业 (26)5. 4. OpenMP+MPI 混合并行作业 (26)附录B：商用软件使用方法1.Fluent软件 (28)2.ANSYS软件 (30)3.CFX软件 (33)4.ABAQUS软件 (35)5.MARC软件 (37)6.NASTRAN软件 (39)7.LSDYNA软件 (41)8.DYTRAN软件 (43)9.ADF软件 (45)10.HFSS软件 (47)国家超级计算深圳中心采用由中科院和曙光公司联合研制的曙光6000超级计算系统，该系统整体计算能力实测峰值为1.271千万亿次浮点运算（1.271PFLOPS）。
于2011年11月16日投入运行。
本文主要介绍曙光6000超级计算系统的使用方法和环境。
一、基本环境为了方便管理和使用，曙光6000超级计算系统高性能计算区分成5个逻辑分区，分别为科学计算分区（GK）、工程计算分区（GG）、生命科学计算（GS）、胖节点分区（Fn）以及龙芯计算分区（Lx）。
其中GK、GG、GS分区的每个计算节点由2颗Intel5650六核心处理器组成、主频2.66GHz,配置24GB DDR3内存以及1块Nvidia C2050 GPGPU卡，一块本地149G的 SAS硬盘，一块QDR IB子卡。
胖节点分区（Fn）共配置128台4路A840 SMP计算节点，每个计算节点配置4颗AMD 6136 八核心处理，主频2.4GHz，内存128GB。
fluent udf案例
fluent udf案例As we know, Fluent UDF (User Defined Function) is a useful tool in Fluent software for creating customized functions to simulate specific physical phenomena or boundary conditions in Fluent simulations. Fluent UDF can be used to extend the capabilities of Fluent software beyond the built-in functions, allowing users to tailor their simulations to their specific needs.正如我们所知，Fluent UDF（用户定义的函数）是Fluent软件中一个有用的工具，用于创建定制函数以模拟Fluent模拟中的特定物理现象或边界条件。
Fluent UDF可以用于扩展Fluent软件的功能，超越内置函数，使用户能够根据自己的需求定制他们的模拟。
One of the key advantages of using Fluent UDF is its flexibility in defining complex boundary conditions or physics models that are not available in the standard Fluent software. With Fluent UDF, users can implement equations, algorithms, or any other custom logic to accurately represent the real-world behavior of their simulations. This flexibility allows users to tackle a wide range of problems that may not be easily solvable using the standard Fluent tools.使用Fluent UDF的一个关键优势是它在定义复杂边界条件或物理模型方面的灵活性，这些在标准Fluent软件中无法实现。
fluent 化学反应
fluent 化学反应
Fluent 是一个计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）软件套件，由ANSYS 公司开发。
Fluent 主要用于模拟和分析流体流动、传热和传质的现象。
虽然Fluent 可以模拟多种物理过程，但化学反应过程并不在其核心功能范围内。
然而，在实际工程应用中，流体流动和化学反应过程往往密切相关。
在这种情况下，可以采用多物理场耦合的方法，将Fluent 与其他专用的反应动力学或化学动力学软件（如Chemkin、Cantera 等）相结合，实现对流体流动和化学反应过程的联合模拟。
在联合模拟中，Fluent 主要负责处理流体流动和传热问题，而其他软件则处理化学反应动力学和化学成分变化。
通过将两者的计算结果相互传递，可以在一个更全面的模型中研究流体流动、传热和化学反应之间的关系，为实际工程应用提供更有效的解决方案。
CFD技术在大空间烟气运动模拟中的应用
CFD技术在大空间烟气运动模拟中的应用摘要：简单介绍了CFD技术在消防性能化设计中的应用，并介绍了两个得到广泛应用的CFD软件FLUENT与FDS。
文章给出了一个体育场馆的应用案例，比较了FLUENT软件与FDS软件的优缺点以及适用性，体现了CFD技术的应用为工程所带来的效果。
关键词：CFD；性能化；模拟；烟气运动；大空间1前言消防性能化设计，代表一种新的思路、一种新的认识，正在我国如火如荼地开展起来。
消防性能化设计是采用工程化的方法，通过计算机软件模拟或者其他手段进行量化分析，从而获得建筑物的消防安全水平。
通过合理有效地采用各种技术手段，性能化的防火设计可以获得较高的消防安全水平，同时又不失灵活性。
如同自动控制领域，系统的灵敏度取决于传感器的灵敏度，消防性能化设计的有效性，取决于所采用的计算机模拟软件及其算法的有效性。
2消防领域的CFD技术在常规的消防设计中，大空间的排烟量设计是按照面积或者体积进行设计。
例如中庭，按照《高层民用建筑设计防火规范》体积小于17000m3时，其排烟量按其体积的6次/h换气计算；中庭体积大于17000m3时，其排烟量按其体积的4次/h换气计算；但最小排烟量不应小于102000m3/h。
对于汽车库，《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》规定排烟风机的排烟量应按换气次数不小于6次/h计算确定。
而NFPA92B、TM19等国外规范则根据羽流模型进行计算，其原理是排烟量应等于烟气生成量以保持清晰高度。
这两种方法，前者是完全基于处方式规范的一种传统方法，后者已经是一些拥有性能化设计的国家的所采用的性能化的方法。
这两种方法，都已经广泛应用于工程设计中，但是它们都存在一个致命缺陷：在它们的计算过程中，不能反映建筑物的空间形状。
事实上，建筑物的几何形状对于烟气扩散运动的影响是相当致命的。
例如，挡烟垂壁，在一般的火灾模型中，挡烟垂壁被理想化为烟仓的四壁，烟气均匀地对烟仓进行自上而下地填充，实际效果如此吗？烟气快速地向挡烟垂壁扩散过来受到阻碍，必定会掉头向下蔓延，从而在挡烟垂壁下侧形成一块潜在的危险区域。
dawning
应用为先、服务超越的“倡导者”
– 超算中心关注的重点是应用的提供并保证服务质量 – 曙光2007年发布服务超越战略，设立高性能计算应用体验中心并建立业内唯一的 行业技术支持团队，推动高性能计算应用水平的提升 CAE、CFD、物理化学、生物、能源、动漫、GPU、信息处理以及数据库等
典型案例：成都超算
全新建设和运营模式：厂商投资建设超算中心并负责运营，政府定期 、定量采购超算中心软硬件服务，以补贴厂商建设投资和运营费用。 用户收益 – 第一，政府消除了对未来不确定性的担忧。 – 第二，超算中心面向政府信息化应用，将大大提高政府信息系统 的集中度，可节约大量经费。 – 第三，政府获得了招商引资的成绩。 – 第四，超算中心能够成为城市的科技名片，有较强显示度。
The End!
第三阶段：立项
第六阶段：交付运行
– 试运行 – 正式交付
超算中心的建设模式
政府投资，一次性向厂商购买超级计算设备及配套软件和服务 厂商、政府及其他相关单位采用不同方式出资（如设备、土地、现金 等）组建股份制企业，由该股份制公司建设、运营超算中心。 厂商投资建设超算中心并负责运营，政府定期、定量采购超算中心软 硬件服务，以补贴厂商建设投资和运营费用。
议程
超级计算至关重要 超算中心建设方案 超算中心运营方案 机遇与挑战
11/6/2009
16
超算中心的核心业务规划
面向教育、科研、企业以及政府等单位提供随需应变的计算资源、存 储资源和软件资源 技术支持服务
– 并行编程，程序移植 – 高性能计算相关软件的应用 – 高性能计算系统环境的使用（作业管理系统、开发环境）
曙光与超算中心
中国高性能计算的“领导者”
– 从曙光1号到曙光5000全部代表中国高性能计算研发的最高水平 – 中国高性能计算市场份额第一（2008 TOP100 33%性能市场份额）
兰州大学 - 混合架构超算平台助力高校科研
气象环境 天气/气象预测 污染/臭氧空洞
水文地质
生命科学 医学/生物学 基因测序/蛋白质
生态学
材料学/化学 纳米科学 分子动力学 药物设计 量子化学
地球/地理 地球模拟 地理信息空间数据 资源环境保护
计算物理 天体测量/天体力学
引力波探测 统计物理与复杂系统
凝聚态物理
草业 大数据分析 基因组转录组 表达量计算
加速型
GPU卡
生物信息学、计算化学、深度学习、 流体力学
▪ 平台建设面临的挑战
▪ 用户计算需求多样性 ▪ 满足多个学科应用特点 ▪ 技术的发展 ▪ 新模式的出现
平台建设挑战
数据处理 人工智能 科学计算
平台需求
▪ 校级平台整体需求
硬件环境
满足不同学科需求多种架构混合集群； 高性能、高扩展性的存储； 高带宽、低延迟的高速网络；
192G 100G Infinband
Centos7.3
Intel MPI
Matlab 、 VASP 、 WRF 、 PISM和COMOSOL
容器集群和物理集群性能相差无几
可创建分布式集群、资源弹性伸缩
分布式集群可进行作业调度
平台测试
泰山服务器测试
服务器
内存 操作系统 编译器 应用 算例
TaiShan 2280V2(CPU ： 2 * 鲲 鹏 920 2*48核
高性能计算应用
Hale Waihona Puke 我校计算模拟应用领域核学基础医学院 草业 院 资环
数学药学学院院 学院
学院 信息学院
双
化工
重
一 流
学院
土木 学院
点 学
学
大气学院
生命学院