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技术前沿 | “神工坊”性能测试系列之一：Fluent旋转机械瞬态分析

2022-12-15 19:03

前言

CFD是工业仿真领域重要学科之一，也是高性能计算的主要应用场景之一。本期选取了CFD领域典型的场景，基于滑移网格方法的旋转机械流场分析，滑移网格方式进行旋转机械计算可以获得定转子之间的时间精确解，精度相比稳态计算更高，计算要求也更苛刻，软件也是采用CFD领域的仿真软件Fluent。我们来看下基于“神工坊”高性能仿真平台的CFD瞬态计算，和其他仿真云平台进行效率对比如何。

模型与网格

采用某品牌空调室外机作为瞬态分析的仿真模型，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，如下图所示。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-εRealizable模型。对于动区域计算模型，本次瞬态计算选择了网格区域移动的滑移网格法，仿真的模拟时间为10s，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

进行Fluent旋转机械瞬态分析时,所使用的“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。

本次仿真并行规模分别选取了16核、32核、64核、128核，受限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。但是我们在“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，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。