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[COMSOL Multiphysics] Comsol Multiphysics多物理场耦合与硬件探讨

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发表于 2019-7-30 17:11 | 显示全部楼层 |阅读模式

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       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。
计算规模划分与硬件配置推荐:

基于单机架构多物理场耦合仿真计算硬件推荐
(1)求解规模:小于150万自由度

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。

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