CFD并行计算平台搭建与高性能研究

本文主要探讨了CFD（计算流体力学）并行计算平台的搭建与性能分析，针对计算机技术的快速发展和对高性能计算的需求增加，单CPU的计算能力已无法满足大规模CFD模拟的需求。文章指出，传统的改进串行程序方法效率低下，而并行化是提升计算能力的关键。在CFD领域，随着网格规模的扩大，如安全工程中的爆炸、燃烧流场模拟，需要更高计算能力的平台，但专业级并行计算平台成本高昂且维护复杂。 为了适应这种情况，文章着重介绍了如何利用商业级别的64位硬件和软件来搭建具有1000万网格规模的并行计算平台，这对于个人和小型单位来说是一个重要的解决方案。硬件平台设计的核心是采用物理区域分割的并行方法，结合MPI或PVM等通信工具，支持各种并行机体系结构，如向量机、MPP、集群系统和SMP架构。非对称多处理器（AMP）、COMA、集群、NUMA分布式内存存取、对称多处理（SMP）以及大规模并行处理（MMP）等技术都是构建平台时考虑的因素。 其中，对称多处理（SMP）技术是主流的选择，因为它允许多个处理器共享内存，提高了数据访问速度。同时，分布式处理技术，特别是通过局域网连接的多对称服务器、工作站或PC群组，是实现并行计算的有效途径。这些技术的应用使得个人和小单位能够更经济地进行大规模CFD计算，为爆炸、燃烧流场分析等实际工程问题提供了计算平台的基础。 本文的目标是为用户提供一个实用的指导，使他们能够利用现有资源搭建适合自身需求的CFD并行计算平台，从而推动CFD研究和实践的发展。通过这样的平台，不仅提升了计算效率，还降低了技术门槛，促进了计算流体力学领域的普及和发展。