第10研究所HFSS高性能计算方案

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1、中电集团第10研究所HFSS高性能计算方案(V1.0)中国惠普有限公司2012年5月目录一、建设需求3二、HFSS电磁场仿真计算应用分析5三、CAE高性能计算系统总体要求7四、类似案例9五、建设方案11六、方案实现方式15七、培训计划20八、实施计划221.工程实施与项目管理221)工程实施概述222)HPCCluster集成规划223)工程实施的分工界面244)现场实施流程概述255)HP安装实施的工作内容282.质量控制措施31九、投资金额33十、建设目标38一、建设需求科技的发展进步对产品性能提出了越来越高的要求，产品更新的周期也不断加快。从而加剧了产品研制过程的复杂

2、性。对于新产品的设计和加工，设计人员希望不只是在计算机上将产品描述出来，更希望：“不必真的把设备造出来，只要在计算机里进行模拟就可以发现不足、及时修正”。也就是说在生产以前对设计方案借助计算机模拟实现精确的试验、分析和论证，从而达到优化设计，这就是计算机辅助工程，即CAE（ComputerAidedEngineering）。CAE应该是包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真、优化和制造的一个综合过程，在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真分析，对产品的各项（力学、热学、电磁、流动等）相关性能进行设计、优化和综合评价，以便获得最佳方案，给出优化

3、设计。CAE技术可以帮助用户改进产品设计、缩短设计周期，减少样机试验的周期和成本。CAE技术已逐渐为更多的工程设计人员认识、应用。目前，越来越多的计算机辅助手段被应用于各门类工程，产生了一系列技术分支，如计算机辅助设计CAD（ComputerAidedDesign）、计算机辅助试验CAT（ComputerAidedTest）、计算机辅助工艺过程设计CAPP（ComputerAidedProcessPlanning）以及计算机辅助制造CAM（ComputerAidedManufacturing）等，这些技术都是为了满足工程设计的需要，可以统称为CAE技术。CAE技术的发展趋势

4、可以概括为，采用最先进的信息技术，吸纳最新的科学知识和方法，扩充CAE软件的功能以提高其性能。CAE技术的载体就是CAE软件。CAE软件是结合计算数学、计算力学、相关的工程科学、现代计算技术和工程管理学，而形成的综合性、知识密集型信息产品。CAE软件大体可以分为专用和通用两类。专用软件，即针对特定类型的对象所开发的用于性能分析、预测和优化的软件。从广义上说，设计人员手头的一些小计算程序都可以认为是专用CAE软件。通用软件，即可以对多种类型对象的物理、力学性能进行分析、模拟、预测、评价和优化，以实现产品技术创新的软件。在CAE软件的多个发展方向中，设计、分析、优化一体化软件的

5、形成是一个重要的发展方向。很多应用单位引进了一些大型通用商业软件，但这些软件不是以用户的专业应用为导向，软件提供的功能、界面方面和用户的专业要求有很大的距离，所以CAE软件的应用效果不理想。几十人的设计队伍中，往往仅有一两名工程师用得好。以用户专业设计为导向的CAE软件需求将促进设计和分析整合。大量的设计任务是在众多可能方案中按照优化目标选择最优方案，而目前的大部分软件都无法自动完成此方面的工作，需要很多的人工干预和分析。分析和优化软件及技术的发展可以最终促进CAE软件各部分的融合，最终形成设计-分析-优化一体的计算机辅助产品虚拟开发系统。当今国际，两大芯片制造商AMD和I

6、ntel都推出了六核CPU，将来还要推出八核、十核、十二核CPU。这意味着个人的桌面办公系统硬件现在就可以实现高性能计算，在不远的将来，个人桌面系统的处理能力甚至可以超过当前几十个，上百个CPU的处理能力。高性能计算的硬件成本已经下降到设计研究小组甚至个人都可以接受的程度。高性能计算已成为一个现实的选择。在软件方面，为了满足设计、分析、优化一体化的需要，必然要求CAE软件的一体化。考虑集成优化的CAE软件必然带来计算量的快速增长。为适应于更精确、更快速地得到设计的优化方案，开发设计、分析、优化一体化高性能CAE软件是当前高性能计算硬件资源能以大众可接受的价格获得的情况下的一

7、个必然选择。CAE软件并行化的核心是高性能数值计算。高性能数值计算是解决大规模、复杂的科学与工程计算问题，如油气藏的勘探与开发，全球气候的模拟，地球动力学与板块运动研究，航空航天飞行器的设计开发等等的先决条件。高性能计算目前已经成为国际上科学与工程计算的一个主流发展方向。高性能数值计算，虽然经过了30年的发展过程，由于技术本身的困难和复杂程度，目前在并行算法、并行计算环境、并行计算机的软件设计和开发技术等领域仍然极具挑战性，是当前工程与科学数值模拟的前沿性课题。许多高校或研究院成立了学科的数值模拟中心或是高性能计算