Skalierbarer Solver
Einführung in den skalierbaren Solver
In dem Bemühen, die Lösungseffizienz von Autodesk® CFD kontinuierlich zu verbessern, steht nun als Solver-Option der skalierbare Solver zur Verfügung. Dieser Solver wurde speziell für große Simulationen mit einer Größenordnung von 10 bis 50 Millionen Elementen entwickelt. Im Gegensatz zum klassischen Solver ermöglicht der skalierbare Solver jedem Prozess die Ausführung in mehreren Threads als ein Prozess-Thread-Hybrid und ist darauf ausgelegt, die Leistung des Zwischenspeichers zu optimieren. Mit dem Solver wurde die Lösungszeit für große Modelle unter Verwendung mehrerer Rechenknoten erheblich verkürzt. Die Leistung bei kleineren Modellen mit einem einzigen Rechenknoten ist mit der des klassischen Vorgabe-Solvers vergleichbar.
Die Architektur des skalierbaren Solvers eignet sich ideal für Systeme mit vielen Prozessoren und Clustern mit mehreren Rechenknoten. Er arbeitet problemlos mit Systemen, die eine Standardnetzwerkverbindung verwenden. Verbindungen mit einer höheren Leistungsfähigkeit, wie z. B. InfiniBand, verbessern die Lösungsgeschwindigkeit noch zusätzlich. Sie sind jedoch nicht erforderlich, um die Vorteile nutzen zu können.
Unterstützte Funktionen
Der skalierbare Solver unterstützt die folgenden Funktionen:
- Nicht kompressible Strömung
- Transient
- Thermisch
- Wärmestrahlung
- Sichtbarkeit im Rauch
- Wärmekomfort
- Laminare und turbulente Strömung (K-Epsilon- und vorgabemäßiges K-Omega SST- und K-Omega SAS-Modell)
- Die folgenden Advektionsschemata: ADV1 ADV2, ADV4 und ADV5
- Skalare
- Zeitabhängige Randbedingungen
- Wasseralter
- Die folgenden Materialtypen:
- Fluide mit konstanter oder variabler Eigenschaft (Dichte, Viskosität, Wärmekapazität, spezifische Wärme), Festkörper, verteilte Widerstände einschl. Flächenteile, interne Lüfter und Gebläse
- Nichtnewtonsche Fluide
- Anisotrope Leitfähigkeit für Volumenkörper (Kxx, Kyy, Kzz)
- Flächenteile (Festkörper)
- Wärmetauscher-Materialkomponente
- Solarfenster
- Solarwände
Einschränkungen
Die folgenden Funktionselemente werden vom skalierbaren Solver nicht unterstützt:
- Kompressible Strömung
- 2D-Modelle
- Andere als die oben aufgeführten Turbulenzmodelle
- Kühlkörpermaterial
- TEC-Materialkomponenten
- Leiterplattenmaterialkomponente
- CTM-Materialkomponenten
- LED-Materialkomponenten
- Sperrventil-Materialkomponenten
- Rotierende Bereiche
- Überwachungspunkte
- Wärmequellen am Knoten
- Periodische Randbedingungen
- Bewegung
- Extrusionsvernetzung
- Kavitation
- Luftfeuchtigkeit
- Joule-Erwärmung
- Freie Fläche
Darüber hinaus darf der Wert für Innere Iterationen (im Dialogfeld Start) bei transienten Simulationen nicht 1 überschreiten, wenn der skalierbare Solver verwendet wird.
Aktivieren des skalierbaren Solvers
Einzelknoten
Um einen skalierbaren Solver auf einem Einzelknoten auszuführen, wählen Sie Skalierbarer Solver als Ihren Solver-Computer entweder im Dialogfeld Lösen, Solver-Manager oder Solver-Computer aus.
Skalierbarer Solver in der Cloud: Cloud Premium
Um eine Simulation eines skalierbaren Solvers in der Cloud auszuführen, wählen Sie Cloud Premium als Ihren Solver-Computer entweder im Dialogfeld Lösen, Solver Manager oder Solver-Computer aus.
Die Cloud Premium-Option ist nur für Abonnenten verfügbar.
Wenn Sie eine Dauerlizenz besitzen, wird die Cloud Premium-Option angezeigt. Wenn Sie ausgewählt wird, erscheint die Meldung, dass Sie ein Abonnent sein müssen, um auf diese Funktionen zuzugreifen. Sie können entweder den Lösungstyp in Cloud ändern, wobei der klassische Solver in der Cloud ausgeführt wird, oder Sie können den skalierbaren Solver lokal ausführen, indem Sie den skalierbaren Solver als Ihren Solver-Computer auswählen.
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Einstellungen für den skalierbaren Solver
Autodesk® CFD definiert automatisch die folgenden Konfigurationsoptionen zum Aktivieren des skalierbaren Solvers:
Konfigurationsoption | Beschreibung |
|---|
Sockets / Knoten | Es wird in der Regel die Anzahl der Sockets an einem Rechenknoten festgelegt. Beachten Sie, dass für jeden Socket ein MPI-Vorgang gestartet wird. |
Kerne / Sockets | Dies ist die physischen Kernanzahl pro Socket und definiert die Anzahl der CPU-Kerne pro MPI-Vorgang. |
Hyper-Threading | Hyper-Threading wird nur verwendet, wenn die Affinität festgelegt wurde; virtuelle Kerne werden zum Ausführen von Arbeiten nicht geladen. |
Affinität | Affinität weißt jedem Kern einen CPU-Kern zu. Dies kann zu einer Leistungsverbesserung führen, da das Betriebssystem nicht entscheiden muss, welcher Kern verwendet wird. Wenn die Lösung abstürzt oder vorzeitig beendet wird, müssen Sie insbesondere bei mindestens zwei Sockets den Affinitätswert möglicherweise auf 0 setzen. Führen Sie hierfür die folgenden Schritte durch: 1. Öffnen Sie die Datei CFD2_default.xml im Ordner C:\ProgramData\Autodesk\CFD 2018. 2. Ändern Sie den Wert des Arguments NoAffinity zu 0. Die Zeile sollte wie folgt angezeigt werden: <NoAffinity>0</NoAffinity> |
Konvergenzkriterien | Dies gibt an, welcher Kriteriengrenzwert für die Berechnung verwendet wird. Ein Wert von 0.01 eignet sich für die meisten Analysen. |
Zeitschrittgröße | Diese Option wird verwendet, um eine feste Pseudo-Zeitschrittgröße festzulegen und wird nur selten verwendet. |
Anzeige-Frequenz | Während der skalierbare Solver ausgeführt wird, sendet er die Ergebnisse in einem von der Anzeigefrequenz festgelegten Iterationsintervall an die CFD- Benutzeroberfläche. So können Sie die Ergebnisse in der gleichen Weise wie mit dem Vorgabe-Solver überprüfen, während die Simulation berechnet wird. Es stellt einen gewissen Zeitaufwand dar, die Ergebnisse nach jeder Iteration zu senden. Aus diesem Grund ist es für eine effiziente Kommunikation zwischen dem skalierbaren Solver und der Benutzeroberfläche empfehlenswert, einen Wert von 10 festzulegen. Wenn visuelle Aktualisierungen zu schnell erfolgen, können Sie die Kommunikation reduzieren, indem Sie die Anzeige-Frequenz auf einen Wert von 100 festlegen. Somit wird auch die parallele Leistungsfähigkeit verbessert. |
Cluster
Um den skalierbaren Solver für die Verwendung mit einem Cluster zu konfigurieren, wenden Sie sich an den Sim Squad.
Fortsetzen der Simulation eines skalierbaren Solvers
Es gibt verschiedene Einschränkungen, inwiefern Simulationen eines skalierbaren Solvers angehalten und fortgesetzt werden können.
Eine Simulation kann nicht angehalten und fortgesetzt werden, wenn der Solver von einem klassischen auf einen skalierbaren Solver umgestellt wird:
- Solver-Computer = Arbeitsplatz oder CLOUD kann nicht fortgesetzt werden, wenn Solver-Computer = Skalierbarer Solver oder Cloud Premium ist.
- Solver-Computer = Skalierbarer Solver oder Cloud Premium kann nicht fortgesetzt werden, wenn Solver-Computer = Arbeitsplatz oder CLOUD ist.
Die Simulation eines skalierbaren Solvers kann nicht angehalten und fortgesetzt werden, wenn die Simulation entweder in oder aus der Cloud „verschoben“ wird:
- Solver-Computer = Skalierbarer Solver kann nicht fortgesetzt werden, wenn Solver-Computer = Cloud Premium ist.
- Solver-Computer = Cloud Premium kann nicht fortgesetzt werden, wenn Solver-Computer = Skalierbarer Solver ist.
Anmerkung: Sie können den Vorgang jedoch vom lokalen klassischen Solver zum klassischen Solver in der Cloud fortsetzen: Solver-Computer = Arbeitsplatz kann fortgesetzt werden, wenn Solver-Computer = Cloud ist.
Eine Simulation, die mit dem skalierbaren Solver ausgeführt wird, kann nicht fortgesetzt werden, nachdem die Simulation angehalten und bestimmte Einstellungen geändert wurden:
- Solver-Computer = Skalierbarer Solver oder Cloud Premium kann nicht fortgesetzt werden, wenn die Einstellungen auf der Registerkarte Physikalische Eigenschaften geändert werden, oder wenn die Simulation von Stationär auf Transient (oder umgekehrt) umgestellt wird. Zum Ändern einer physikalischen Eigenschaft, müssen Sie die Simulation ab Iteration 0 starten.
Anmerkung: Sie können eine solche Änderung jedoch mit dem klassischen Solver (Solver-Computer = Arbeitsplatz oder Cloud) vornehmen.
Zusätzliche Anmerkungen
- Intelligente Lösungssteuerung: Der skalierbare Solver verwendet einen anderen Algorithmus als der klassische Solver und ist immer aktiviert. Die Umschaltfläche der intelligenten Lösungssteuerung im Dialogfeld Lösungssteuerungen wirkt sich nicht auf die Lösung aus, wenn der skalierbare Solver ausgeführt wird.
- Automatische Konvergenzbeurteilung: Der skalierbaren Solver verwendet einen anderen Algorithmus als der klassische Solver und ist immer aktiviert. Die Steuerelemente der automatischen Konvergenzbeurteilung im Dialogfeld Erweiterte Lösungssteuerung wirken sich nicht auf die Lösung aus, wenn der skalierbare Solver ausgeführt wird. Um die Konvergenz anzupassen, ändern Sie den Parameter ConvergenceCriteria in der Datei CFD2_default.xml (im Ordner C:\ProgramData\Autodesk\CFD 2018).
- Die automatisch erzwungene Konvektion ist bei stationären Wärmeübertragungssimulationen immer aktiviert, wenn der skalierbare Solver gerade verwendet wird. Die Umschaltfläche Autom. erzwungene Konvektion im Dialogfeld Start wirkt sich nicht auf die Simulation aus, wenn der skalierbare Solver ausgeführt wird.