HSWAP:适用于高性能计算环境的数值模拟工作流管理平台

针对高性能计算(HPC)环境中的\"建模、计算、分析、优化\"一体化应用构建的问题,设计了支持数值模拟软件封装和数值模拟工作流交互设计的数值模拟工作流管理平台--HSWAP。首先,基于对数值模拟活动的运行特征共性建模构建组件模型;然后,利用工作流表达数值模拟活动间的控制、数据依赖关系,建立形式化的数值模拟工作流模型,所形成的工作流模型可在平台中自动解析并适配高性能计算资源,从而实现批量关联数值模拟任务的自动生成与调度,为领域用户屏蔽高性能计算资源的使用细节。平台提供Web Portal服务,支持图形数值模拟程序的交互界面推送。目前该平台已在超算中心实际生产环境得到部署应用,可在2人月内完成包含10个以下数值模拟软件、20个以内计算任务节点的数值模拟工作流的集成。     

基于光滑粒子动力学方法的爆轰波对碰实验数值仿真

为分析爆轰波对碰实验及不同材料飞层在爆轰波对碰作用下的动力学响应,采用能处理断裂和复杂界面的光滑粒子动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法进行数值模拟.采用二维轴对称SPH离散形式,光滑函数采用B-样条函数;利用二维流体动力学程序进行数值模拟.数值模拟结果与实验结果符合较好...     

航空制造业高性能计算能力建设情况分析及建设集成方法研究

【目的】高性能计算技术在航空制造业应用不断深入,加快了科技进步的步伐,美国在此方面表现较为突出。相比之下,我国此方面能力较为薄弱,能力不足、不均衡问题较为突出,本文基于当前面临的问题和新的发展趋势,尝试提出一套建设框架和规划设计方法。【方法】本文分析了美国情况、国内同行业高性能计算基础设施情况,对航空制造业在高性能计算技术应用面临的问题进行了总结,对趋势进行了分析。【结果】结合问题和发展趋势,给出建设参考框架和规划设计方法,推动系统建设高质量发展。【结论】高性能计算机已经成为颠覆产品设计研发、引领创新的重要保障手段和技术,在当前航空制造业快速发展阶段,需推动快速建设,补齐短板,做好人才队伍的建设,实现行业/领域全面能力水平提升。     

曙光高性能计算机在数值预报模式中的应用

文中首先介绍了中国气象局武汉暴雨研究所高性能计算机应用现状和目前的模式业务系统,针对气象预报模式精细化对计算能力的更高需求,中国气象局武汉暴雨研究所采用曙光高性能计算机集群对原有集群系统进行升级,升级后的计算节点CPU可提供11.40 TFlops的双精浮点计算能力;其次,讨论了升级后的高性能计算机几个关键技术的现状并对未来进行展望;最后以WRF模式为例,对升级后的高性能计算机的性能进行了分析,得到了较好的加速比。结果表明：新升级的集群系统将大大节省区域高分辨数值预报模式运算时间,有助于提高科研成果的转化效率。     

基于CPU因子影响的二次调度算法

在航天器型号设计阶段需要利用高性能计算系统开展大量的仿真分析工作,昂贵的许可证资源使用极其紧张,作业计算效率低.针对高性能计算系统中现有作业派发机制未动态考虑高性能运算主机空闲状态的缺陷和不足开展研究,基于资源调度软件Platform LSF,结合航天器仿真分析特点,提出一种新的思路,设计并实现一种新的基于CPU因子（CPU Factor）影响的二次调度算法,CPU因子用于区分不同机器的相对运行速度,仿真结果表明算法能够有效提升作业计算效率,缩短许可证资源占用时间.实际案例说明算法具备推广应用的可能,一定程度的提高了许可证资源利用率,满足了航天器仿真分析过程中对于成本控制和资源精益化利用的实际需求.     

流体力学仿真软件可信度评估与预测能力

针对爆轰流体力学过程的控制方程和辅助方程,剖析模型参数、模型形式和数值方法等的不确定因素,列举爆轰流体力学模型的不确定性因素并开展敏感度分析。针对几个重要参数,发展高维参数抽样技术,结合爆轰产物JWL状态方程的圆筒试验,开展自主研发的爆轰弹塑性流体动力学LAD2D仿真软件的可信度评估研究,给出可信度评估结果。此方法和研究思路为复杂工程仿真软件可信度评估提供一种有效手段。     

基于HPC的远程监护系统研究

针对当前远程监护系统中的一些缺点,作者利用HPC的RAS,网络通信及串行通信功能,结合我国发达的公用电话网,成功地设计并实现了一套可以传输多种生理参数的远程监护系统。     

基于基准测试的高性能计算云研究

随着云计算技术的发展,高性能计算云(HPC in the Cloud)已得到学术界和产业界的关注。由于虚拟化技术带来的性能开销,高性能计算云面临着一些挑战。针对“高性能计算+云”的计算模式,分析了高性能计算云的优势,深入介绍了国内外基于基准测试的高性能计算云的性能评测、性能优化、能耗和成本效益等关键问题,得出了针对基准测试的高性能计算云研究的基本思路,并对当前面临的问题和今后的发展趋势进行了总结和展望。     

基于高性能计算平台的地学集成模拟分析环境研究

随着计算科学在地学领域中广泛的应用以及地学各个学科模拟理论研究的发展,目前涌现出了一批功能各异的地学计算模型。地学工作者在科学研究中要快速便捷地熟悉和使用这些模型,迫切需要一个集成的模拟分析环境,即把硬件与软件结合,使用和服务结合,并关联相应的模型文献、驱动数据、处理工具、源代码等。在本文中我们基于高性能计算平台软硬件环境建设的工作经验和地学发展趋势,提出了基于高性能计算平台的地学集成模拟分析环境 GISE（GeoscienceIntegrated Simulation Environment）总体设计框架,并对该环境中核心部分进行了设计和详细介绍。GISE 将充分有效地集成各类模型资源,并将 HPC 服务和应用相结合,以期形成地学 e-Science 的核心信息平台。     

热轧精轧机换辊自动化控制系统研究

基于武钢热轧厂1580mm热连轧精轧机工作辊快速换辊系统的应用,重点分析换辊自动化系统的工作原理,论述了快速换辊的控制思路和优化方法.实践证明,该系统运行稳定可靠,减少了换辊时间,最大程度地提高了换辊效率.     

BIOTC: An open-source CFD code for simulating biomass fast pyrolysis

The BIOTC code is a computer program that combines a multi-fluid model for multiphase hydrodynamics and global chemical kinetics for chemical reactions to simulate fast pyrolysis of biomass at reactor scale. The object-oriented characteristic of BIOTC makes it easy for researchers to insert their own sub-models, while the user-friendly interface provides users a friendly environment as in commercial software. A laboratory-scale bubbling fluidized bed reactor for biomass fast pyrolysis was simulated using BIOTC to demonstrate its capability.     

Blood flow dynamics and arterial wall interaction in a saccular aneurysm model of the basilar artery

Blood flow dynamics under physiologically realistic pulsatile conditions plays an important role in the growth, rupture and surgical treatment of intracranial aneurysms. This paper describes the flow dynamics and arterial wall interaction in a representative model of a terminal aneurysm of the basilar artery, and compares its wall shear stress, pressure, effective stress and wall deformation with those of a healthy basilar artery. The arterial wall was assumed to be elastic or hyperelastic, isotropic, incompressible and homogeneous. The flow was assumed to be laminar, Newtonian, and incompressible. The fully coupled fluid and structure models were solved with the finite elements package ADINA. The intra-aneurysmal pulsatile flow shows single recirculation region during both systole and diastole. The pressure and shear stress on the aneurysm wall exhibit large temporal and spatial variations. The wall thickness, the Young’s modulus in the elastic wall model and the hyperelastic Mooney-Rivlin wall model affect the aneurysm deformation and effective stress in the wall especially at systole.     

基于 Slurm 的深度学习高性能计算平台设计及其调度实现技术

传统上,HPC 与解决大规模科学计算和相应大数据紧密结合。伴随着物联网、移动互联网时代的到来,数据呈现出前所未有的爆炸式的增长,给人类对数据的利用方式提出了新的命题与挑战。2012 年,Hinton 采用深度学习的方法以巨大的优势摘取 ImageNet 的桂冠,让人类看到了海量数据与人工智能相结合的巨大价值。HPC 系统天然与深度学习无缝对接,本文将以高性能计算集群为基础,提供搭建一整套高性能的深度学习平台设计思路与实现,并以 Slurm 调度分布式 TensorFlow 进行海量数据的相关的测试实验。     

实时消息传递界面

实时系统消息传递界面(MPI/RT)是高性能计算中消息传递界面(MPI)在实时方面的扩展，可支持实时通信和实时系统的开发。文中介绍了MPI/RT的背景、开发的基本原理、重要技术和重要概念。描述了MPI/RT如何对双边、单边、零边3种类型的通信和时间驱动、事件驱动、优先级驱动3种实时典范以及这些典范的组合的支持。讨论了MPI/RT如何描述和满足高性能的实时系统的QoS要求。最后给出了一个用MPI/RT开发高性能的实时系统的一般过程。     

Lustre文件系统元数据服务恢复机制的改进

Lustre的重启恢复算法需要集群中所有客户端在指定的恢复时间窗口内与服务器重新建立连接,客户端重传未提交的事务请求,服务器严格按照事务序列号重放所有未提交的事务,要求过于严格。针对Lustre可恢复性不强的缺点,提出了基于版本的恢复和共享时提交算法,它们分别对Lustre现有的元数据更新和恢复机制进行了改进和扩展,根据事务之间的依赖关系,允许客户端在更为宽松的条件下进行恢复并加入到集群而不被驱逐,提高了Lustre文件系统的可用性和可恢复性。最后通过一系列实验对改进后的算法的性能进行了评估。     

用CPCI/ATCA构建高性能工业计算机/通信产品平台

高性能工业计算机（HPC）、下一代网络与通信设备（NGN）在处理能力和可靠性方面都有更高的要求.PICMG所倡导的CPCI/ATCA技术规范,非常完好地适应和满足了这些需求.介绍了用CPCI/ATCA技术构建高性能计算机/通信产品平台的方法.