Comsol Multiphysics多物理场耦合单机与集群配置推荐

悠悠 2022-02-21 03:15 810阅读 0赞

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。

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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:

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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

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（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：

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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：

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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。

![20190410141743129.jpg][]

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