复杂工程力学高性能应用软件系统研制进展

摘要

2016年科技部发布了"十三五"高性能计算重点研发计划专项项目,资助支持E级高性能计算机系统、高性能计算应用软件、高性能计算环境等的研制研发,其中"复杂工程力学高性能应用软件系统研制"是水利行业承担的唯一项目。该项目面向E级(每秒百亿亿次,1018 FLOPS)计算,研制一套涵盖静动力学分析、模态分析、冲击分析、材料损伤与破坏分析、非连续性分析等的"复杂工程力学高性能应用软件系统",突破100亿自由度计算规模,实现国家重大科技专项中复杂工程装备系统的典型力学响应行为分析,实现我国典型大型土木工程和大型水利工程抗重大自然灾害和全生命周期中抗疲劳损伤的力学综合性能评估,获得与实验一致的模拟结果。包含四项基本关键技术:(1)适应于高性能计算的高置信度物理建模与高精度计算方法;(2)复杂几何结构超大规模非结构网格的高可扩展建模技术;(3)连续-非连续复杂物理过程高精度模拟技术;(4)面向工程力学问题的十亿亿次高效求解技术。目前,完成了工程力学软件SAPTIS和PANDA的基于JAUMIN框架编程的高性能并行化工作,丰富了求解方法和模型,并且针对三峡水利工程和光机装置等应用完成了初步测试,测试结果显示加速效果明显,计算精度高,为项目最终目标的达成奠定了坚实基础。