美国aviationweek网站2015年9月16日刊登题为《CFD Code Modernization Keeps Pace With Supercomputing》的署名文章，认为无论是模拟整台飞机发动机还是人类大脑的复杂结构，追求更快的超级计算机似乎是解决复杂计算问题的首选。但是，随着飞机制造商越来越多的依靠高性能计算机(HPC)进行设计，我们不得不担心过去几十年发展成熟的代码是否会在新的计算架构下失效。
近日，Ansys公司发布声明称，该公司业已广泛流行的CFD商业软件-Fluent获得的新的突破，实现了在Cray XC30超级计算机上利用12.9万个核的并行计算模拟了燃气轮机的燃烧室。此举验证了CFD代码通过改进升级可以实现更多核的并行计算，保持与HPC的同步发展。
像Fluent这样的模拟工具可以实现在原型机制造前对产品的模拟，它们被广泛的应用于飞机和发动机研制中。HPC产品经理维姆·斯拉特表示，“我们的客户一直在追求使用更快的HPC以更低的成本处理更大和更加复杂的问题。”
HPC计算速度的不断提高是通过并行计算实现的，它是将工作任务分割为若干个小的任务分给成千上万的处理器(核)同时工作。因此，计算软件必须能够支持大规模的并行，并且适应新的高速计算架构。新的高速计算架构包括采用由英伟达(Nvdia)开发的GPU(图像处理单元)和英特尔(Intel)的压缩加速和高速互联技术。
Ansys公司表示，十年前，最复杂的模拟一般使用最多512个核。就在不到1年前，Fluent已经扩展到可以并行使用3.6万个核。最近的这次突破更是代表了几乎4倍的速度提升，并且还意味着可以进行范围更大、更加真实的问题和产品模拟。
斯拉特表示，“这次突破不仅仅是一个演示，这是我们对一个真实工业模型——包含复杂物理现象的燃气轮机燃烧室的模拟。它不是简单的单相流动，它是包含了湍流、化学反应在内的多相流问题，完全代表了真实的物理过程。这项突破打开了Fluent在更大范围应用的大门。”
如今的飞机制造商喜欢在他们各自的中型计算机上进行数值模拟，通常使用的处理器个数仅为几百个。但是未来存在不断扩大并行处理速度的需求，斯拉特表示，“制造商会不断地追求更高的HPC能力，他们希望采用更加细致的几何构型，更加全面、系统的模拟整个发动机。”
工业界目前存在的一个趋势是将HPC设施集中在一个数据中心，实现成千上万个处理器的并行计算。斯拉特表示，“包括NASA和空客在内的一些机构和公司具有很大的运行大规模数值模拟的能力需求。他们希望模拟完整的飞机和发动机，甚至进行实时的CFD飞行模拟。”
实现大规模复杂问题的数值模拟需要对传统的CFD软件进行现代化的发展改进。这需要从网格生成到可视化、优化的全模拟过程实现并行。斯拉特表示，“这并不是一个小事。将模拟任务分发给多个处理器，实现处理器之间的互联、数据的交换和同步并不容易。”
Fluent软件开发人员付出了巨大的努力对传统的Fluent软件进行了适应性升级，实现了大规模并行和高效计算。据称，此次在Cray XC30超级计算机上的燃烧室计算发挥了该机90%的效能，而在这之前很少有CFD软件进行如此规模的数值模拟可以发挥75%以上的效能。这可以说是Fluent软件获得的前所未有的突破。
软件代码改进获得的效率提升同样对于小规模的数值模拟也有帮助。斯拉特表示，“软件改进也可以提高在较小的计算机群上模拟小型问题的效率。我们的目标是将CFD软件进行集成，帮助制造商实现实时的基于CFD的飞行模拟。”
Fluent软件对燃气轮机燃烧室的模拟
