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文档简介
AnsysCFD
2025新功能介绍刘文东©2025ANSYS,
Inc.原生GPU物理模型&性能增强•FGM
Combustion•FW-HAcoustics•
SurfacetoSurface
(S2S)
Radiation•Discrete
Phase
Model(DPM)•Multi-phaseVolumeof
Fluid
(VOF)•Compressible
liquid•
耦合求解器计算时间缩减30%,内存消耗降低20-25%•多显卡的扩展性能增强•
GPU后处理收益o能源&动力行业涉及的燃烧问题o旋转机械噪声o
电子散热o
多相流问题o
水锤...
工程应用解决方案更新
•
Tsinghua’s
N-Equation电池包热失控模型•
均温板仿真•Freeflow电机&齿轮箱甩油&水管理
Benefits前处理及用户体验•Case间设置复制&粘贴&对比•
Pyfluent显示增强•
嵌入oSL后处理FMU输出功能•
Lee&SMB模型增强•
Fluent
Meshing新功能•
RapidOctree•
usd格式支持•
加速ui显示收益o
性能优化o
易用性提升o
跨平台协同o
自动化和仿真精度•
电池包热失控•整车外气动&热管理前处理•水管理&电机、齿轮箱散热润滑•
VC散热仿真powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennentAnsysCFD
2025
HighlightsFluent原生GPU求解器功能更新©2025ANSYS,Inc
.4
更快的设计迭代•相比CPU拥有更多的ALUs•更低的能耗•更高带宽的内存•更高的双精度浮点数•
相当的时间内获取更高的仿真真实性•
or:
获取相同的仿真洞察力需要更少的时间•
or:
相同的时间完成更多的设计验证GHz,
40
coreSKX
2.4GHz,
40
coreBDW
2.3Ghz,
36
coreHSW
2.6GHz,
28
coreIVB
2.7GHz,
IVB
2.7GHz,
24
core24
coreSingle
H100~9Xgreater
than
112
CPU
cores20082009201020112012201320142015201620172018201920202021202220232023Sedan_4m13446101013142020262838417091GPUs助力下一代CFD91X2.8GHz,WSM2.93GHzW,SM
2.93
GHz,
16
corecore
12core
12
coreNHM
2.8
GHz,WSM
2.93GHzW,SM
2.93GHSz,NB
2.60
GHz,8
core
12core
12
core
16
core20092010
2011
20123
4
4
6©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennentHSW2.6GHz,BDW
2.3Ghz,
28
core
36
core2015
201613
14Sedan_4m单个双插槽节点上的归一化求解器效率性能数据由英特尔提供20192020
2021
2022
2023
2023262838417091IVB
2.7GHz,
IVB
2.7GHz,
24
core24
core2013
201410
10SPR2.0
GHz,112
core
ICX
2.3GHz,80
coreCLX2.4
GHz,
CLX
2.9
GHz,
48core
48
core~630XHTN3.0GHz,
8
coreHTN3.0GHz,
8
core20082017
201820
20SPR
MaxCPU
1.9
GHz,112
coreSPR
Max
CPU
1.9GHz,
…SPR2.0
GHz,
112
coreSKX
2.4GHz,
40
coreSKX
2.4GHz,
40
coreCLX
2.4
GHz,
48
coreCLX
2.9
GHz,
48
coreICX
2.6GHz,
64
coreICX
2.3GHz,
80
coreICX
2.6GHz,
64
coreSedan_4m
1SNB
2.60GHz,NHM8GPU显卡硬件信息:
NVIDIAA100-SXM4-80GB104SM测试案例信息:uDrivAer250M+LES加速,以
112个CPU核心(8336C)为参照;u时间步长5e-5,内迭代次数4次,仿真时间1s
,8卡耗时5h;
结果总结:l
一个80GB的A100最大可替代约
1260个CPU核心;l
3.4GHzCPU计算速度为2.3GHzCPU计算速度的1.5倍,计算速度
比约等于主频比;l
双精度计算速度为单精度的65%;l
单精度需要的GPU内存,每1M网格需要1G内存;l
双精度需要的GPU内存,每1M网格需要1.5G;P。werinnn。vatienThatDrves
HnnanAdvancennentnsysNormallize250.0CPU型号主频/睿频单节点核数Intel(R)Xeon(R)
Platinum8336C2.3/3GHz112Intel(R)Xeon(R)
Gold6467C3.4/5GHz120200.0149.9150.0121.9DrivAer外气动测试结果251.8164.2127.645.01.0
1.6
1.2
1.8
3.55©2025ANSYS,
Inc./
Proprietary.
Do
NotShare.100.050.00.094.976.281.450.6205.30.0Equivalent
CPU
Ave
IterationTime16000.814000.712000.610000.58000.46000.34000.22000.1002GPUs4GPUs6GPUs8GPUsTimeCPUS
线性(CPUS)6/nsys
powering1.
Without
solidand
energymodel;2.
half
modelwithoilthrowingandspraying;3.
8GPUs
on
NVIDIA
RTX5880Ada;4.
VOF
model+
pseudo-
transientsolver;5.
233
revs(2s)tosteady
result.6.
25M
cells&1e-3sand
16.6Mcells&1e-4stimesteptest;Water-cooledmotorwastested,used22.6
millionpolyhedronmeshand
iterated
1,000timesinjust
13minutestoobtainthefinal
result.Air-cooledmotortest,with44
million
polyhedronmesh,ittookonly
15
minutestoobtainthefinal
resultafter
1,000
iterations.25.0MCells;Pseudotimestep=1e-3;Physicaltime=2.0s;Totalwall-clocktime:22minutesEmotorVOFGPUteston
NVIDIA
RTX
5880
Ada16.6MCells;Pseudotimestep=1e-4;Physicaltime=2.0s;novationThatDrivesHnnanAdvancennentTotalwall-clocktime:140minutesInEquivalent
CPU.0.220.2277.5X65.3X46.1X35.3X34.0X13.5X17.6X13.3X.17.6X
9
4X12.6X18.7X9X..MIUPS86311248481598225429394164494360211248021541629.85
1191.2
2170.285%73%100%94%89%87%82%73%100%93%100%96%100%95%86%25
1XElectricity
Cost
of
Job*$5
$3.89
$4
$3
$2
$1
$0.23
12288xCPU8xA100•Job
cost
=
w
TDP
tE-w=computeworkload
(assume
90%
capacity)-TDP=thermal
design
power
(kW)-t=
run
time
(hr)-
E=costof
electricity
(assume
$0.13/kWh)$350,000
$300,000
$250,000
$200,000
$150,000
$100,000
$50,000
$0
12288xCPU8xA100-time
HW
Cost(processors/cards
only)7
©2025
ANSYS,
Inc.
*Doesnotaccount
foradditionalcost
topowerthe
coolingsystemCPUsVS.
GPUs$0
Monthly
Electricity
Bill*powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent$5,000$4,000$3,000$2,000$1,000$-4A100
8A100
GPUs
GPUs8L40GPUs8H100GPUs2H200GPUs8H200GPUs4H100GPUs4H200GPUs$2708xA10048
L40
GPUs32
L40
GPUs64
L40
GPUs24
L40
GPUs16
L40
GPUsOne12288x
CPU1228824.2X$4,52940008192500060000.160.400.210.120.290.290.160.110.090.060.050.410.319由包含CUDA
核心的流
由包含流处理器的计算多处理器(SM)
组成
单元(CU)
组成•
GPU求解器需要的HPC授权数量由显卡计算单元(graphics
compute
units=GCUs)
决定-GCU=SM
(if
using
NVIDIA)or
CU
(if
using
AMD)•
GPU内部包含多个
GCUs,每个显卡计算单元又包含多个逻辑运算单元(ALU)•
越强大的GPU卡通常拥有越多的
GCUs-L40
vs
A100
例外5.04.43.7
3.8
3.22.3
2.3
1.91.21.0到nvIDIA.Licensing–
基本硬件信息Fluent
Car
2M
Octree,
Flow+Turbulence,SpeedupsingleGPUvs
1
CPU
node©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennentExampleFluentoutput
whenrunningAMD:8xMI210,104
CUs
eachAMDMilan128coresGCUsRTX
RTX
AMD6000
A6000
MI210RTX6000Ada142L40142A10040GBA10080GBH10080GB8
P100104108108132845672Licensing–CFD
Enterprise&Ansys
HPC•
CFD
Enterprise含有:40GCUs•额外所需要的GCUs授权通过Ansys
HPC/Packs/Workgroups获取-1
HPC
task
=
1
additional
GCU-HPC
Packs的计算方法不变(e.g.
3
Packs
enables
128
additional
GCUs)Note:•GPU求解器的前后处理过程并不占用HPC授权,占用的HPC数量与打开时使用的CPU数量相同•授权是基于所有显卡的GCU数目,与显卡的个数无关•
A100GPUcardcontains
108
GCUs•
4xA100GPUcards
requires:
(4
*
108)-40
=
392
HPCtasks•
4
HPC
Packsor392Workgrouptasks#
SMsHPCWorkgroupHPC
Packs1–
400041–
481–
8149–
729–
32273–
16833–
1283169–
552129–
5124553–
2088513–
20485•启动面板和信息输出面板会显示可占用的GCUs使用信息•一张GPU卡的GCUs会一次性全部使用,而不能仅使用其中的一部分©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennentDisplaywill
be
updatedfor
25R2EXAMPLE9
©2025ANSYS,
Incion
a
riveserinInnova10u
an
vancennen
单一的授权允许使用无限数量的CPUs
或者GPUsCPUs
GPUs
Parametric•2月份发布•不需要额外的HPC授权-
E.g.
runasingle
Fluentjobon
1GPUor
10
GPUs
with
the
same
license•兼容optiSLang或不同HPC数量运行Ansys
CFD
HPC
UltimateCFD
without
HPC
limitsReach
outto
learnmore!
/FW-H声学模型•
“on-the-fly”模式,导出麦克风压力时域信息•“Read-and-compute”与CPU方法流程一致250200150100500214.9164.3115.712.08
23.08128
CPUs
256
CPUs
4
nodes8
nodesRe=0.9.105,
M=0.2FW-H
integrationsurface:
internalzone
and
wall1
Nvidia®A100GPU~
640
CPUcores
Intel®Xeon®Gold6242Targetapplications:o
Turbomachinery
bladeso
Jet
noiseo
FanacousticoNoise
infree-flowconditionsFlow
pass
cylinder
acoustics8m,
hex,sp,
SBES,FW-H©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent-
导出
asd或者ard文件dp/dt,far-field
BC2GPUs4GPUs
8
GPUs
CPU
A10011
MIUPSS2S辐射模型与滑移网格-
基于GPU的S2S辐射模型-
每次网格更新时,都会自动重新计算角系数。-
GPU求解器中的计算速度比
CPU求解器快得多,这使得这种方法在许多情况下都可行。©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent12
•密度为压力的函数(Tait’s
law)•用于压缩和膨胀•可用于实际物理问题或者提高数值稳定性•当前版本限制:-
仅支持单相流Water
HammerPipeflowwith
steadystate
profiles
issuddenly
closed
at
one
end,which
produceswater
hammereffect.CPUvsGPUcomparisonTargetapplications:o
水锤及水下噪声o
数值稳定性调整©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent可压缩液体Areaweightedaverage
pressureatthe
outlet13
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent•组分输运方程的源项•
由颗粒到混合气体的传质支持蒸发和沸腾DPM:传质模型14©2025ANSYS,
Inc.AirWaterPaste15
©2025
P。wering
Inn。vationVOF模型•兼容:-
密度变化-
Steady&transient-
MRF-
Sliding
Mesh-
多组分模型-
Non-Newtonianflow•
Carreau
and
power
law•
支持表面张力系数指定•
壁面附着(润湿模型),指定壁面接触角ThatDrivesHnnanAdvancennent42.0422.2814.019.685.61注液,VOF+表面张力模型+1M
poly,doubleprecision,
MIUPSCPUIntel(R)
Xeon(R)
Gold
6242GPU
A10080GB2xA100GPUs~10xfasterthan
128CPU
coresVOF冷却液加注©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennentExcellent
performanceandscalability73.6858.18128cores256cores512cores1GPU2
GPUs4GPUs8GPUs16
•
浸入过程涉及空气被电解槽液排出。在金属表面内形成的气穴会导致接触不良和涂层工艺不良。•
浸出过程涉及从车身排出电解液。任何残留液体进入下一阶段的喷漆工艺都可能导致局部污染和质量问题。•GPU+VOF+
Dynamic
Mesh。资源消耗:200s,NVIDIA
L40*4块*22小时©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent电镀排气17
•18©2025ANSYS,
Inc.
Expressions表达式(β)•2025
R1
引入:•
报告中的表达式作为
monitoring,
plots•
参考坐标系随时间变化的转速使用Expressionsoerin
InnovationThatDrivesHuanvanceent•On
Nvidia
hardware,CUDA
12.8
must
be
explicitly
installed
at
thesystem
levelto
use
Expressions
in
Fluent-Installingthe
GPU
driver
by
itself
is
not
enough-Refertothe
Nvidiawebsitefor
download
and
installation
instructions-Only
GPUsthat
arecompatiblewith
CUDA
12.8
can
be
usedNoadditional
installation
neededforAMDGPUs
on
Linux•Maxwell
(2014)
microarchitectureand
newer•支持“结果光顺”,根据边界或单元的中心插值-
通过GPU原生实现该过程•平滑显示可以更好地判断梯度•提高曲面上的显示质量•支持XY-PlotGPU
Direct
Post
Processing
[β]Facevalues
(top)
and
nodalvalues(below)
on
planesurfaces
in
Direct
Post©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent19
前处理及用户体验更新©2025ANSYS,
Inc.•WTM在FluentWeb
UI模式可用-
诊断选项在右下角快速仿真工具-
通过右键即可在目录树直接交互式设置©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennentWTM–Web
UI21•在Watertight
网格划分工作流程中灵活地进行分层薄网格划分-自动检测并排序合适的局部区域和源/目标-
在非薄区域自动过渡到非结构化-
导入网格格式时,需要在“ManageZones
”
对区域进行区分WTM–
自动化薄体网格©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent22WTM–周期性对间拉伸•一次操作/任务即可拉伸多个不同尺寸的管路网格•完全共形网格powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent23
©2025ANSYS,
Inc.Rapid
Octree
(top-down)Rapid-Octree快速八叉树网格-
“自顶向下”的网格技术,基于CAD直接生成体网格,显著减少网格生成时间-
可容忍低分辨率CAD,无需过多预处理-
快速、近乎线性的并行效率-
高度自动化,几乎不需人工干预1024256
cores,
336s●
2048
cores,
103scores,
147sMesh
refinement
regionsWorkdirectly
ontriangulated
CAD•
Cores
used
:
288•
Volume
meshingtime
:
12mins•
Cell
count
:
182millions•
Quality
:0.018 PerfectScalingOctree-GenerateMesh24
©2025ANSYS,
Inc.Zonal+Angular
RefinementsNon-conformal
multivolume100001000100Prismatic
LayersDrivAer
1.7BCells-Time
Scalingpowering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent100001000100oering
Innova
ion
a
rives
u
an
vance
en25RO+GPUAppliedto
LESof
an
Aircraft
High
LiftWorkshop
5:GPUsolverforAircraftsimulation
using
LESand
Rapid
Octree
mesh1
BillionCellsGeneratedin28
minon
512
cores26
©2025ANSYS,FTM
LeakshieldTask
(hidden)•25R2
FTM流程可使用Leakshield-
基于泄漏路径封闭几何-
配合RO网格划分方法powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent•
Fluent
中嵌入式
oSL参数化研究后处理-
参数图-
蚁丘图-
历史记录-平行图•
直接从
FluentAMOP(Adaptive
Metamodel
ofOptimal
Prognosis)导出FMU格式-可用于系统级仿真工具(例如
Twin
Builder)-避免在
optiSLang
中创建
FMU
的额外后处理在fluent中optiSLang后处理功能©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent27
©2025ANSYS,
Inc.
。
ering
Inn。vaionarivesuanvanceentUniversalScene
Description
(USD)
Export•输出通用场景描述格式USD•USD
旨在实现可视化,可在
OmniverseViewer或
Blender
等许多第三方应用程序中打
开。28工程应用解决方案更新©2025ANSYS,
Inc.Tsinghua’s
N-Equation电池热失控模型•热失控模型框架-
相对于现有的一方程和四方程普适性和灵活性更强-
可通过DSC实验拟合多个Arrhenius反应方程,精度更高©2025
ANSYS,
Inc.
powering
InnovationThatDrivesHnnanAdvancennent30热的过程•相变发生在交界面wick
and
vapor-Flat
Interface
Kinetic
Theory•相变发生在
wick
and
vapor交界面一定厚度内-
Lee
model-Needs
Ghost
Fluid
Method•单相流方法-Vapor和wick分为两个单独的计算域•两个计算域分别模拟蒸汽和水,通过添加源项的方式模拟相变和传Tsat•
Zonal2-phase
approach-
Flow
in
porouswick
isa
2-phase
flowwhileflow
invapor
core
is
asingle-phaseflowLee
modelbased
numericalschemeforsteadyvaporchambersimulations,Yusuf
Rahmatullah,Tsrong-YiWen,
InternationalJournalof
Heatand
MassTransfer201
(2023)
123636T均温板(VC)CFD仿真现状Only
2-phaseflow
inwick
region.Single
phaseflow
invaporcoreNo
benefittotiltangle
analysisIn-house
CodeA
heat
pipecalculation
method
based
onthetwo-phase
mixture
modelof
porous
medium,
BoXu,et
al,
International
Journal
of
Heat
and
Mass
Transfer
238(2025)
126447•
Full2-phaseapproach-2-phase
flow
both
in
wickandvapor
coreCondensation/Evaporatio
n
happens
hereVapor
pressure
here
is
usedto
calculatethesaturationtemperature
ofva
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