科创中国

新一代信息技术产业,新兴软件和新型信息技术服务

中国航空工业空气动力研究院（空气动力研究院）自主开发的二阶精度CFD软件---“飞廉”，主要为航空航天等工业设计提供流体仿真功能，计算精度与国外同类软件相当，可以为航空航天飞行器外形设计提供准确的计算数据。软件在天河新一代超级计算机上完成了软件移植和大规模并行测试。天河新一代超级计算机高效支撑国产自主软件大规模并行计算，测试效果表明飞廉软件大规模并行能力及可扩展性非常优秀，依托天津超算中心的信息技术融合支撑环境，为具备高效并行能力、为支撑国家重大科技创新和产业创新以及构建全方位应用生态体系打下了坚实基础。

飞廉软件基于面向对象编程思想进行顶层架构设计，采用有限体积法求解流体运动控制方程（N-S方程），具备航空航天领域常用的数值离散格式和湍流模型，可进行无粘/层流/湍流以及可压缩/不可压缩流动等多种流动问题的数值仿真，且支持任意多边形/多面体非结构网格、对偶网格及大规模并行计算等功能，具备多种主流前、后处理软件接口。采用了“MPI非阻塞式通信+并行交互数据打包”的并行设计模式，兼顾了面向对象数据私有性和并行可扩展性。 为进一步明确软件并行架构设计合理性以及与高性能计算硬件的适配性，飞廉软件分别基于空气动力研究院的高性能计算机和天津超算中心的天河新一代超级计算机开展了软件移植及大规模并行测试。结果表明，飞廉软件与国产高性能计算硬件具有较好的适配性，软件移植方便；同时实现了10亿量级网格的万核并行测试，具备了万核并行效率90%以上以及3万核并行效率80%左右的并行计算能力，可以满足飞行器设计工程应用中超大规模网格高效并行计算需求。

经过多年发展，天津超算中心在高性能计算领域具备了提供并行开发和性能优化的能力，取得了一批具有国际先进水平的科研成果，推动了我国计算流体力学领域的技术进步，助力我国在海洋、石油勘探、生物医药、航空航天、气候气象、新材料新能源等领域的发展，实现我国更多具有自主知识产权的高性能计算应用突破。 未来，天津超算中心继续加强与空气动力研究院合作，大力支持飞廉软件工程应用的效率、鲁棒性和精准度进一步优化，攻关国产工业软件核心技术难点以及“卡脖子”等关键问题，突破商业软件技术壁垒，提升我国工业软件自主化能力，共同助力国产自主CFD软件生态建设。