技术标签: 多物理场耦合仿真计算 多物理场建模 COMSOL仿真计算 Comsol Multiphysics 多物理场耦合仿真集群计算 COMSOL并行计算
COMSOL公司是全球多物理场建模与仿真解决方案的提倡者和领导者,Comsol Multiphysics是采用有限元方法求解偏微分方程的大型仿真软件,借助这个软件工具,使工程师和科学家们可以通过模拟,赋予设计理念以生命。它有无与伦比的能力,使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。
Comsol Multiphysics求解类型
A1稳态Stationary
A2 瞬态Time-Dependent
A3 特征值Eigenvalue
A4 参数化Parametric
A5 稳态分离式Stationary segregated
A6 瞬态分离式Time dependent segregated
Comsol Multiphysics求解器两大类
B1直接求解器 UMFPACK、SPOOLS、PARDISO、Cholesky(TAUCS)等
B2迭代式求解器 GMRES、FGMRES、共轭梯度法CG、BICGStab和粗化求解器等
真实测试数据
分析:由于我们知识局限于计算机硬件,对行业应用软件算法(不同的求解器)特点了解肤浅,因此,通过运行典型算例在不同硬件配置上,观测求解时间和中间过程单多核并行特点,找到最佳硬件配置方案是一个有效实用的方法,
测试1: 算例(瞬态,约58万自由度)测试,在多核(4核、6核、8核、16核、28核)测试结果看到,Comsol Multiphysics多物理场耦合,到8核多核并行计算加速比最高,也是性价比最高,CPU核数再提升,性能幅度很低,
测试2:算力(稳态,600万自由度)测试,8核还是最佳的,单机计算时间过长,承受太重,建议用集群方式求解
厂家针对硬件配置相关描述(虽然非常详细,但关键的地方也验证了我们的测试数据,文章中提到求解器PARDISO多核并行提升,可以增加CPU核数,提升性能):
https://cn.comsol.com/support/knowledgebase/866/
计算规模划分与硬件配置推荐
NO |
自由度规模 |
推荐计算架构 |
推荐配置 |
1 |
小于150万 |
单机计算 |
8核@4.7GHz/64GB~256GB/ |
2 |
150万~500万 |
集群计算 |
4个计算节点(32核@4.7GHz)/IB网络 |
3 |
500万~1000万 |
集群计算 |
8个计算节点(64核@4.7GHz)/IB网络 |
4 |
1000万~2000万 |
集群计算 |
16个计算节点(128核@4.7GHz)/IB网络 |
上述 配置规格,应该是目前最快的硬件配置架构,欢迎远程测试验证
UltraLAB硬件配置方案推荐
(1)基于单机架构多物理场耦合仿真计算硬件配置推荐
求解规模:小于150万自由度
NO |
型号 |
主要配置 |
报价 |
1 |
UltraLAB H380 14864-S5TCA |
Intel 第9代高频处理器 (6核@4.8Ghz)/64GB DDR4 /Quadro P620 2GB /512GB SSD+4TB SATA企业级 /塔式(750W)/23寸图显 |
25800 |
2 |
UltraLAB H380 15264-S5TCA |
Intel 第9代高频处理器 (8核@5.2Ghz)/64GB DDR4 /Quadro P620 2GB /512GB SSD+4TB SATA企业级 /塔式(750W)/23寸图显 |
29500 |
3 |
UltraLAB AX400 147128-SATCB |
Intel 第9代至尊处理器 (8核@4.7Ghz)/128GB DDR4 2666 /Quadro P2000 /1TB SSD +4TB SATA企业级 /塔式(750W)/23寸图显 |
49990 |
4 |
UltraLAB AX400 146256-SATCB |
Intel 第9代至尊处理器 (8核@4.7Ghz)/256GB DDR4 2666 /Quadro P2000 /1TB SSD +4TB SATA企业级 /塔式(750W)/23寸图显 |
59990 |
(2)基于集群架构多物理场耦合仿真计算硬件配置推荐
推荐方案1
集群型号:UltraLAB CT400 32C47-512
集群规模:4个计算节点(32核*4.7GHz ,512GB DDR4)
求解规模:150万~500万自由度
配置明细:
NO |
货物名称 |
型号 |
数量 |
单价 |
小计 |
(一)硬件设备 |
|||||
1.1 |
计算节点 |
8核@4.7Ghz/128GB DDR4 /QK420/512GB SSD企业级/4U机架式(750W)/双56Gbps IB低延迟网卡/无显示器 |
4套 |
41500 |
166000 |
1.2 |
存储节点 |
Xeon E3 1245v5/32GB DDR4 /Quadro P620 2GB/512GB SSD企业级+28TB SATA并行存储/4U机架式(1200W)/ 双56Gbps IB低延迟网卡/23寸图显 |
1套 |
48500 |
48500 |
1.4 |
计算交换机 |
迈络思IB交换机12口@56Gbps |
1台 |
32500 |
32500 |
1.5 |
管理交换机 |
24口千兆电口 |
1台 |
1100 |
1100 |
1.6 |
KVM切换器 |
8口,HDMI接口 |
1台 |
2350 |
2350 |
1.7 |
机柜 |
42U,服务器级,插排,托盘 |
1台 |
5500 |
5500 |
|
|
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|
|
|
(二)集群系统 |
|||||
2.1 |
操作系统 |
|
|
|
|
2.2 |
作业调度软件 |
UltraLAB JOB-Schedule软件 |
4个节点 |
10000/节点 |
40000 |
2.3 |
求解器 |
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合计:¥295,950元 |
推荐方案2
集群型号:UltraLAB CT400 64C47-1T
集群规模:8个计算节点(64核*4.7GHz ,1TB DDR4)
求解规模:600万~1000万自由度
配置明细:
NO |
货物名称 |
型号 |
数量 |
单价 |
小计 |
(一)硬件设备 |
|||||
1.1 |
计算节点 |
8核@4.7Ghz/128GB DDR4 /QK420/512GB SSD企业级/4U机架式(750W)/双56Gbps IB低延迟网卡/无显示器 |
8套 |
41500 |
332000 |
1.2 |
存储节点 |
Xeon E3 1245v5/32GB DDR4 /Quadro P620 2GB/512GB SSD企业级+28TB SATA并行存储/4U机架式(1200W)/ 双56Gbps IB低延迟网卡/23寸图显 |
1套 |
48500 |
48500 |
1.4 |
计算交换机 |
迈络思IB交换机12口@56Gbps |
1台 |
32500 |
32500 |
1.5 |
管理交换机 |
24口千兆电口 |
1台 |
1100 |
1100 |
1.6 |
KVM切换器 |
8口,HDMI接口 |
1台 |
2350 |
2350 |
1.7 |
机柜 |
42U,服务器级,插排,托盘 |
1台 |
5500 |
5500 |
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(二)集群系统 |
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2.1 |
操作系统 |
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2.2 |
作业调度软件 |
UltraLAB JOB-Schedule软件 |
8个节点 |
10000/节点 |
80000 |
2.3 |
求解器 |
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合计:¥505,400元 |
常见问题
1)为什么Comsol Multiphysics运行CPU使用率只能到4%
答:很多求解是单线程的,或求解过程的某个阶段,是单线程的,这是正常的
2)Comsol Multiphysics怎样选择CPU
答:不同求解器有不同的多核并行计算特点,具体情况具体分析,参考测试数据
3)Comsol Multiphysics运行为什么会内存不够
答:网格划分过细过大,造成数据计算规模大,超出内存容量,通过优化或简化模型可以降低计算量,少占用内存
4)Comsol Multiphysics求解速度为什么这么慢
答:可能原因CPU核数、频率不合理,也可能是内存容量不够,如果是集群,网络延迟大,另外跟网格划分过细有关系,计算量太大,算不动,具体情况具体分析
5)为什么在超级计算机系统上运行求解计算,还不如单机快
答:多核并行有限度,超级计算机cpu核数多,但频率普遍太低(通常不超过3GHz),某些计算需要有限多核和高频(越高越好),才是最理想的计算架构,另外也可能软件授权的核数有限制
如果你用那些所谓的大品牌机器,跑程序计算不理想或对其专业服务不满意,可以看看我们的方案,也可以通过测试体验,我们可以针对不同的计算规模或预算,量身定制出最快的硬件配置架构,欢迎技术咨询
欢迎咨询和了解,提供测试和验证
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