HPC China 2014：计算流体动力学高性能计算的现状、机遇与挑战

2014年11月6号，中国广州。HPC China 2014大会在广州长隆酒店正式召开。本次会议由中国计算机学会主板，中国计算机学会高性能计算专业委员会、中山大学和广东工业大学承办。会议吸引了海内外多家学术机构科研人员、厂商、合作伙伴以及国内媒体人员参加。在本次会议上，中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所张来平做了《计算流体动力学高性能计算的现状、机遇与挑战》的主题报告。张来平专家表示空气动力学研究拥有风洞实验、模型飞行实验等方面，CFD的优势节省实验费用，缩短实验周期，知道和优化风洞实验，降低飞行实验的风险。CFD在航空航天领域得到了巨大的发展。

图一：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所张来平。

张来平专家认为，未来飞机整个概念设计和初样设计将全部采用数字设计。CFD研究主要包括五个M和一个A，跟高性能计算相关的是计算机和流场显示。在CFD的计算中，大规模并行计算方法；流场显示则需要三维虚拟现实演示。

“基于METIS方法的并行计算挽留过自动分区，做到负载平衡，界面交换信息最小化。在做并行效率测试时候，天河二号测试结果显示，十万个核的并行效率达到23%。”张来平专家表示道。

张来平认为当前国内CFD面临的挑战主要是在高性能计算方面与欧美方面还有一定的差距，比如网格规模、NAS系统、计算单元等方面。CFD领域挑战性问题包括飞行器全包线的高保真度气动特性模拟对计算机在短时间内提供百万量级状态计算结果的容量计算提出很高的要求；多学科耦合的“数值虚拟飞行”一体化模拟需要在计算时间和容量计算上有更高要求；动力西哦太难过的真实物理的数值模拟需要巨大的网格量，仍然是巨大挑战；基于CFD的多学科多目标优化设计和概率设计，对非定常设计问题需要时间非常长。

张来平表示E级计算会给CFD带来革命性突破，CFD未来的研究方向是高保真度的计算模型，可高度并行化的高精度数值计算方法，高效的超大规模隐式并行计算方法，高度自动化的超大规模并行网格生成及自适应技术,高度智能化的知识提取和三维虚拟现实显示技术，通用的大规模并行CFD基础软件平台开发。

最后，张来平认为CFD未来希望达到基于数值风洞的虚拟飞行仿真技术。