面向超大规模并行模拟的LBM计算流体力学软件

作者：吕小敬; 刘钊^*; 褚学森; 石树鹏; 孟虹松; 黄震春

来源：计算机科学, 2020, 47(04): 13-17.

• 格子玻尔兹曼方法
• SW26010
• 多级并行
• 并行优化

格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)是一种基于介观模拟尺度的计算流体力学方法,已被广泛用于理论研究和工程领域。提高LBM计算流体软件的并行模拟能力,是高性能计算及应用研究中的一项重要内容。该研究基于"神威·太湖之光"超级计算系统,设计并实现了一套高效扩展的LBM计算流体力学软件。针对国产众核处理器SW26010的架构,文中设计了以下几种提高SWLBM方针速度和可扩展性的多级并行技术,包括面向19点stencil的数据复用、碰撞过程向量化、主从异步并行通信计算隐藏等。基于以上并行优化方案,文中测试了高达56 000亿网格的数值模拟,SWLBM软件持续浮点计算性能达到4.7 PFlops,软件模拟速度提高了172倍。相比百万核心10 000*10 000*5 000网格风场模拟,SWLBM整机千万核心的并行效率可达87%。测试结果表明,SWLBM有能力为工业应用提供实用的大规模并行模拟解决方案。

• 单位
  中国船舶科学研究中心; 清华大学; 国家超级计算无锡中心