（一）ANSYS Fluent流体软件介绍
ANSYS Fluent是一款计算流体动力学(CFD)仿真计算软件，在航空航天、汽车、医疗设备、半导体制造、大型机械等领域的外流空气动力学、内部流体流动、冷却模拟等，提供流动、湍流、传热和反应等丰富物理建模
Ansys Fluent 最新版本2022r2改进了求解器算法，通过Nvidia GPU加速，单台工作站（顶配）对求解器计算性能提升最高到32倍以上，相当于2000核以上的集群性能
利用多个GPU的功能加速CFD模拟支持的功能：
·单/多GPU（共享/分布式内存）
·支持所有网格类型和非共形界面
·稳态和瞬态标度解析模拟
·不可压缩和亚音速可压缩流
·理想气体和具有恒定特性的材料
·湍流：标准k-ε、SST、GEKO、RKE和SBES
·固体传导和CHT
·移动墙和移动参考框架
·非共形网格界面
·多孔介质
·Windows和Linux
Ansys Fluent求解器计算特点
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No |
分类 |
算法/求解器 |
计算特点 |
计算硬件 |
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1 |
基于压力的求解器 Pressure-Based |
分离算法 Simple（稳态） SimpleC(稳态 PISO（瞬态） NITA（非迭代时间推进） |
不直接求解各控制方程的方程组，贰拾按照顺序依次求解各变量 消耗内存少，迭代步数多
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CPU计算 |
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耦合算法 Couple |
同时求解各控制方程，联立求解各变量； 消耗内存大，迭代步数少 Coupled 对不不可压缩稳态工况，默认 Coupled+pseudo transient |
GPU加速 （AMG求解器） |
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2 |
基于密度的求解器 Density-Based |
密度基求解法 瞬态求解器 |
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CPU计算 |
（二）GPU流体仿真硬件配置分析
2.1 GPU卡求解规模与性能对比
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No |
GPU型号 |
#SMs |
显存RAM(GB) |
GPU性能约等于 CPU核数 |
大约最大求解规模/GPU |
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1 |
RTX A4000 |
48 |
16GB |
100-150 |
1400万单元 |
|
2 |
RTX A5000 |
64 |
24GB |
130-220 |
2000万单元 |
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3 |
Tesla V100 |
80 |
32GB |
170-220 |
2700万单元 |
|
4 |
RTX A6000 |
84 |
48GB |
180-300 |
4000万单元 |
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5 |
Tesla A100 |
108 |
40GB |
200-400 |
3300万单元 |
|
6 |
Tesla A100 |
108 |
80GB |
200-400 |
6700万单元 |
从上表格看，求解规模主要看划分网格单元数量，其对应的GPU卡的显存容量
如果GPU容量大，就能求解更大的网格规模计算
2.2 图形工作站GPU配置与计算能力
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GPU数量 |
显存容量 |
内存容量 （最小2倍 显存容量） |
GPU求解规模 |
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FP32 |
FP64 |
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1 |
1*A6000 |
48G |
128GB |
<4000万单元 |
<2000万单元 |
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2 |
2*A6000 |
96GB |
192GB |
<8000万单元 |
<4000万单元 |
|
3 |
4*A6000 |
192GB |
384GB |
<1.6亿单元 |
<8000万单元 |
|
4 |
6*A6000 |
288GB |
768GB |
<2.4亿单元 |
<1.2亿单元 |
|
5 |
8*A6000 |
384GB |
768GB |
<3.2亿单元 |
<1.6亿单元 |
|
6 |
10*A6000 |
480GB |
1TB |
<4.0亿单元 |
<1.5亿单元 |
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7 |
2*A100 80G |
160G |
384GB |
|
<1.3亿单元 |
|
8 |
4*A100 80GB |
320GB |
512GB |
|
<2.6亿单元 |
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9 |
6*A100 80GB |
480GB |
1TB |
|
<4.0亿单元 |
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