一种计算流体力学的仿真平台及计算方法技术

本发明专利技术提供一种计算流体力学的仿真平台及计算方法，涉及计算流体力学技术领域，仿真平台包括：登录节点，配置用于响应于用户指令，得到仿真任务；登录节点还配置用于在接收到仿真任务的仿真结果时，输出仿真结果；主节点，主节点内置有仿真任务数据库，主节点配置用于接收仿真任务，调用仿真任务数据库，得到与仿真任务对应的仿真参数，并根据仿真参数将仿真任务分配给多个从节点；主节点还配置用于合并各从节点的计算执行结果，得到仿真任务的仿真结果，并将仿真结果发送给登录节点；多个从节点，配置用于执行主节点分配的仿真任务，并将计算执行结果发送给主节点。本发明专利技术解决了计算流体力学交互性、实时性不足，无法原位前后处理计算等问题。算等问题。算等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种计算流体力学的仿真平台及计算方法


[0001]本专利技术涉及计算流体力学
，尤其涉及一种计算流体力学的仿真平台及计算方法。

技术介绍

[0002]计算流体力学（Computational fluid dynamics，CFD）是一门流体力学、计算机科学、计算数学等交叉学科，计算流体力学在航空航天、传热传质、船舶、化学、生物和生态工程等领域发挥重要的应用价值，已成为主流的计算机辅助工程工具之一。计算流体力学是典型的计算密集型应用，需要使用高速网络互联的高性能超级计算机（High Performance Computer，HPC）进行并行仿真计算。当前高性能计算机体系结构的主流仍然是大规模集群系统，集群技术在世界500强超算系统中占有绝大部分的比例。集群系统的典型结构是由从节点，管理节点，高速互联网络，共享并行存储设备等构成；从节点通常包含64位多核处理器构成，峰值性能高；高速互联网络将所有的节点高效率的连接在一起，与存储网络一同构造全局共享并行文件系统。
[0003]典型的计算流体力学仿真系统是基于预定义仿真流程的计算，完整的仿真流程分为前处理、流场计算及后处理这三个阶段，这三个阶段是串行的，即先完成前处理过程，然后完成流场计算过程，最后完成后处理过程。其中，流场计算过程主要包含：使用数值算法求解离散数学方程，获得计算网格上的物理量。其中，前处理以及后处理过程主要是在工作站计算机上处理的，需要大量的人机交互过程；流场计算过程是CFD计算量最大的步骤，通常在HPC上使用多进程进行计算，计算过程人工无法干预，只能是等待计算过程结束后才能进行下一步处理，即现有的计算流体力学的仿真方法存在交互性、实时性不足的问题。为此，本专利技术提出一种计算流体力学的仿真平台及计算方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术所存在的计算流体力学交互性不足、实时性不足、无法原位前后处理计算等问题，提供一种计算流体力学的仿真平台及计算方法。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种计算流体力学的仿真平台，包括：登录节点，配置用于响应于用户指令，得到流体力学的仿真任务；所述登录节点还配置用于在接收到所述仿真任务的仿真结果时，输出所述仿真结果；主节点，所述主节点内置有仿真任务数据库，所述主节点配置用于接收所述仿真任务，调用所述仿真任务数据库，得到与所述仿真任务对应的仿真参数，并根据所述仿真参数将所述仿真任务分配给多个从节点并行执行；所述主节点还配置用于合并各所述从节点的计算执行结果，得到所述仿真任务的仿真结果，并将所述仿真结果发送给所述登录节点；多个所述从节点，配置用于执行所述主节点分配的仿真任务，并将计算执行结果发送给所述主节点。
[0006]根据本专利技术提供的技术方案，所述主节点包括Head IO线程单元和Head主线程单
元；所述Head IO线程单元包括：TCP Router通信模块，配置用于接收所述登录节点发送的所述仿真任务，还配置用于将所述仿真结果发送给所述登录节点；事件命令处理模块，配置用于调用所述仿真任务数据库，得到与所述仿真任务对应的所述仿真参数，并根据所述仿真参数生成任务配置结果；所述任务配置结果包括计算事件任务和普通事件任务；进程内Router通信模块，配置用于将所述计算事件任务发送至所述Head主线程单元；所述Head主线程单元包括：进程内REQ通信模块，配置用于接收所述计算事件任务；Head MPI通信模块，配置用于将所述计算事件任务分配给各所述从节点，还配置用于接收各所述从节点发送的所述计算执行结果；第一CFD计算模块，配置用于合并各所述从节点发送的所述计算执行结果，得到所述仿真任务的所述仿真结果；所述进程内REQ通信模块，还配置用于将所述仿真结果发送至所述TCP Router通信模块。
[0007]根据本专利技术提供的技术方案，所述从节点包括Worker主线程单元；所述Worker主线程单元包括：Worker MPI通信模块，配置用于接收所述计算事件任务；第二CFD计算模块，配置用于执行所述计算事件任务，得到所述计算执行结果；所述Worker MPI通信模块，还配置用于将所述计算执行结果发送至所述Head MPI通信模块。
[0008]根据本专利技术提供的技术方案，所述登录节点包括：CFD客户端模块，配置用于接收并响应于用户指令，得到流体力学的所述仿真任务；TCP Dealer通信模块，配置用于向所述TCP Router通信模块发送所述仿真任务，还配置用于接收所述TCP Router通信模块发送的所述仿真结果；所述CFD客户端模块，还配置用于输出所述仿真结果。
[0009]根据本专利技术提供的技术方案，所述计算流体力学的仿真平台还包括：资源管理调度节点，配置用于接收所述登录节点基于所述仿真任务发送的独占计算节点申请请求，并为所述仿真任务分配计算节点；所述计算节点包括所述主节点和多个所述从节点。
[0010]第二方面，本专利技术提供一种计算方法，应用如上所述的计算流体力学的仿真平台，所述计算方法包括如下步骤：所述登录节点响应于用户指令，得到流体力学的仿真任务，并基于所述仿真任务申请独占计算节点；所述资源管理调度节点接收独占计算节点的申请请求，并为所述仿真任务分配计算节点；
所述主节点调用仿真任务数据库，得到与所述仿真任务对应的仿真参数，并根据所述仿真参数将所述仿真任务分配给多个所述从节点；所述从节点执行所述主节点分配的所述仿真任务，并将计算执行结果发送给所述主节点；所述主节点合并各所述从节点的所述计算执行结果，得到所述仿真任务的仿真结果，并将所述仿真结果发送给所述登录节点。
[0011]根据本专利技术提供的技术方案，所述计算流体力学的仿真平台的计算方法，应用于所述Head IO线程单元，包括如下步骤：接收所述TCP Dealer通信模块发送的仿真任务；调用所述仿真任务数据库，得到与所述仿真任务对应的仿真参数，根据所述仿真参数生成任务配置结果，并将该任务配置结果加入到Head IO线程的事件任务队列，同时创建该任务配置结果的定时事件任务，加入到Head IO线程的事件任务队列；判断Head主线程空闲且Head IO线程的事件任务队列非空时，取Head IO线程的事件任务队列的队首非定时事件任务；判断所述非定时事件任务为计算事件任务时，启动所述进程内Router通信模块，将该计算事件任务发送至所述Head主线程单元，并通过Head IO线程的事件任务队列的队首定时事件任务定时轮询所述计算事件任务的执行情况；当判断有计算事件执行结果返回时，接收所述计算事件执行结果，通过所述TCP Router通信模块将所述计算事件执行结果发送至所述TCP Dealer通信模块，标记该计算事件任务完成，标记Head主线程空闲，将该计算事件任务移出Head IO线程的事件任务队列，撤销该计算事件任务对应的定时事件任务；判断所述非定时事件任务为普通事件任务时，对该普通事件任务进行处理并形成普通事件执行结果；发送普通事件执行结果至所述TCP Dealer通信模块，并标记该非定时事件任务配置完成，标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算流体力学的仿真平台，其特征在于，包括：登录节点，配置用于响应于用户指令，得到流体力学的仿真任务；所述登录节点还配置用于在接收到所述仿真任务的仿真结果时，输出所述仿真结果；主节点，所述主节点内置有仿真任务数据库，所述主节点配置用于接收所述仿真任务，调用所述仿真任务数据库，得到与所述仿真任务对应的仿真参数，并根据所述仿真参数将所述仿真任务分配给多个从节点并行执行；所述主节点还配置用于合并各所述从节点的计算执行结果，得到所述仿真任务的仿真结果，并将所述仿真结果发送给所述登录节点；多个所述从节点，配置用于执行所述主节点分配的仿真任务，并将计算执行结果发送给所述主节点。2.根据权利要求1所述的计算流体力学的仿真平台，其特征在于，所述主节点包括Head IO线程单元和Head主线程单元；所述Head IO线程单元包括：TCP Router通信模块，配置用于接收所述登录节点发送的所述仿真任务，还配置用于将所述仿真结果发送给所述登录节点；事件命令处理模块，配置用于调用所述仿真任务数据库，得到与所述仿真任务对应的所述仿真参数，并根据所述仿真参数生成任务配置结果；所述任务配置结果包括计算事件任务和普通事件任务；进程内Router通信模块，配置用于将所述计算事件任务发送至所述Head主线程单元；所述Head主线程单元包括：进程内REQ通信模块，配置用于接收所述计算事件任务；Head MPI通信模块，配置用于将所述计算事件任务分配给各所述从节点，还配置用于接收各所述从节点发送的所述计算执行结果；第一CFD计算模块，配置用于合并各所述从节点发送的所述计算执行结果，得到所述仿真任务的所述仿真结果；所述进程内REQ通信模块，还配置用于将所述仿真结果发送至所述TCP Router通信模块。3.根据权利要求2所述的计算流体力学的仿真平台，其特征在于，所述从节点包括Worker主线程单元；所述Worker主线程单元包括：Worker MPI通信模块，配置用于接收所述计算事件任务；第二CFD计算模块，配置用于执行所述计算事件任务，得到所述计算执行结果；所述Worker MPI通信模块，还配置用于将所述计算执行结果发送至所述Head MPI通信模块。4.根据权利要求3所述的计算流体力学的仿真平台，其特征在于，所述登录节点包括：CFD客户端模块，配置用于接收并响应于用户指令，得到流体力学的所述仿真任务；TCP Dealer通信模块，配置用于向所述TCP Router通信模块发送所述仿真任务，还配置用于接收所述TCP Router通信模块发送的所述仿真结果；所述CFD客户端模块，还配置用于输出所述仿真结果。5.根据权利要求4所述的计算流体力学的仿真平台，其特征在于，还包括：资源管理调度节点，配置用于接收所述登录节点基于所述仿真任务发送的独占计算节
点申请请求，并为所述仿真任务分配计算节点；所述计算节点包括所述主节点和多个所述从节点。6.一种计算方法，其特征在于，应用如权利要求5所述的计算流体力学的仿真平台，所述计算方法包括如下步骤：所述登录节点响应于用户指令，得到流体力学的仿真任务，并基于所述仿真任务申请独占计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：林博希，张亮，曾会明，
申请(专利权)人：北京凌云智擎软件有限公司，
类型：发明
国别省市：