适用于任意网格类型的大规模并行cfd计算框架phenglei

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1、第??卷第?期计算机学报Vol.??No.?20??年？月CHINESEJOURNALOFCOMPUTERS???.20??适用于任意网格的大规模并行CFD计算框架PHengLEI*赵钟张来平何磊何先耀郭永恒徐庆新(中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所,绵阳中国621000)摘要针对计算流体力学（ComputationalFluidDynamics，简称为CFD）中大规模并行计算的需要，设计了适用于任意网格类型的并行计算框架PHengLEI，同时支持结构网格、非结构网格和重叠网格。为了实现与

2、网格类型的无关性，设计了通用的通信模式、基于网格块的数据交换模式、MPI/OpenMP混合并行模式。除此外，还介绍了结构/非结构网格的分区方式、大规模并行文件存储模式等。最后，分别基于结构网格、非结构网格和重叠网格，给出了工程应用领域的实际算例，以说明PHengLEI并行计算框架对不同网格类型的适应性。大规模网格测试表明，国产定制集群上16.38万核并行效率达83%以上，“天河二号”上近10万核并行效率达95%以上。关键词并行计算；MPI/OpenMP混合并行；CFD并行计算框架；PHengLEI；

3、风雷软件；HyperFLOW中图法分类号DOI号PHengLEI:ALargeScaleParallelCFDFrameworkforArbitraryGridsZHAOZhongZHANGLai-pingHELeiHEXian-yaoGUOYong-hengXUQing-xin(ComputationalAerodynamicsInstitute,ChinaAerodynamicsResearchandDevelopmentCenter,Mianyang621000,China)AbstractA

4、parallelCFDcomputationalframework,namedPHengLEI,forarbitrarygridshasbeendesignedtosatisfythelarge-scaleparallelflowsimulations.Structuredgrid,unstructuredgridandoversetgridareallintegratedinthisframework.Inordertoensurethegridindependence,somespecialmo

5、delshavebeendevised,includingcommunicationmodel,dataexchangebasedongridzone,MPI/OpenMPhybridparallelmodel.Inaddition,boththestructuredandunstructuredgridpartitionmethodandlargescaleparallelfilestoragemodelareintroducedinthispaper.Threeengineeringcasesr

6、elatedtocomplexaircraftareillustratedtodemonstratetheflexibilityoftheparallelCFDframework.Onahybridgridwith3.32billioncells,theparallelefficiencyishigherthan95%for0.1millionprocessorsonTianhe-2(basedon3072processors)andmorethan83%for0.16millionprocesso

7、rsonCARDCin-housecomputersystem(basedon2048processors).Keywordsparallelcomputation;MPI/OpenMPhybridparallelcomputing;parallelCFDframework;PHengLEI;PHengLEIsoftware;HyperFLOW———————————————收稿日期：年-月-日；最终修改稿收到日期：年-月-日*投稿时不填写此项*.本文得到国家重点研发计划（课题编号2016YFB020

8、071）和国家自然科学基金（项目编号11532016、91530325资助）.赵钟(通信作者)，男，1986年生，博士，助理研究员，计算机学会(CCF)会员（77863M）,主要研究领域为非结构网格生成、计算流体力学及网格生成软件开发.E-mail:bell_cardc@163.com.张来平，男，1968年生，博士，研究员，计算机学会HPC专委会委员，主要研究领域为计算流体力学.E-mail:zhanglp_cardc@126.com.何磊，男，1987年生，硕士，