|
计算机仿真已成为与理论分析、实验研究同等重要的第三种认识世界的方法，在国防和民生各领域中得到广泛深入的应用，是提升自主创新能力和国际竞争力的关键技术。但自上世纪九十年代至今，我国数值仿真软件的整体功能和性能与欧美国家相比有很大差距，商业化更无法与国外同类产品竞争，仅有些自主软件在特定范围得到应用，但远未达到产业规模。同时，国外高端仿真计算技术对我国实施禁运，严重影响我国从制造大国向制造强国的转变。 针对上述产业现状，国家十三五规划“高性能计算”重点专项明确提出“围绕复杂工程与重大装备设计等重大行业应用，研制适应于E级计算的行业共享的应用软件系统并通过典型应用进行示范验证”，性能达到国际同类软件水平，力争在高性能工程力学仿真软件方面迎头赶上。 近日，由国内水利行业权威研究机构中国水利水电科学研究院联合国内唯一核武器生产和尖端武器研发制造单位中国工程物理研究院以及中国长江三峡集团公司、中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所、大连理工大学、清华大学、长江勘测规划设计研究有限责任公司等联合申报的“复杂工程力学高性能应用软件系统研制”已批准立项。 据项目负责人张国新教授级高级工程师介绍，该项目主要以中国水利水电科学研究院自主研发的成熟水利工程数值仿真软件SAPTIS和中国工程物理研究院总体工程研究所自主研发的工程力学分析软件PANDA为基础完善和扩充模拟功能，依托中物院高性能数值模拟软件中心并行编程框架JAUMIN集成为高性能并行软件系统，在形成通用型仿真软件的同时，将现有千万亿次数值模拟能力提升至十亿亿次量级，大幅提升我国工程力学仿真软件的整体功能和计算能力，填补国内超大规模工程力学模拟软件空白，增强国际竞争力。 该软件将部署在“天河II”或“神威太湖之光”等国内超级计算机上，实现对世界最大水利枢纽三峡工程在强震等极端条件下的高分辨率安全评估，实现对新一代高功率激光驱动器“神光III”光机装置地脉动随机振动特性精确模拟以提高打靶精度，为我国民生和国防重大基础工程建设服务。 该项目将遵循“基础科学研究与解决重大工程问题相结合”、“并行框架及共性算法库研发与行业软件开发相融合”、“行业软件直接面向重大工程问题”的大型自主软件研发原则，开展：工程力学共性算法体系与精细物理建模技术研究；高性能工程力学计算共性技术与软件平台研究，解决100亿单元量级建模、数十万处理器核高效线性求解等关键技术；复杂工程与重大装备力学行业个性软件完善与功能集成；三峡工程和“神光III”光机装置的示范应用。 软件研发成功后，将涵盖常见连续与非连续变形分析方法，如有限元方法（FEM）、扩展有限元法（XFEM）、数值流形方法(NMM)、光滑粒子动力学法（SPH）、材料物质点法（MPM）、非连续变形分析（DDA）、比例边界有限元法（SBFEM）等数值方法，能够实现库岸边坡垮塌、滑坡入水和涌浪、工程结构长期运行和强烈地震作用下的安全以及重大国防装置和尖端武器的精准设计和可靠性评估，为水利和装备行业的数值模拟和自主创新提供一个强大工具。同时该项目发展的大规模并行求解技术及形成的高性能计算能力可推广应用于航空航天、舰船、兵器工业、土木建筑等诸多领域，推动这些领域提升基于数值模拟的自主研发能力，保障设计可靠性，大幅减少对模型试验的依赖，从而缩短研制周期，降低试验费用，减少研制成本。 据介绍，该软件系统的一个重要特点是具有很强可扩展性，能够快速增加新的功能模块，这明显区别于以往国内软件基本只体现各自领域的理论成果，虽可解决某些专门问题，但影响范围小，始终难于形成共享型软件系统。本软件的成功研制将能够与国外主流商业软件相媲美，极大增强国内工程力学软件的整体竞争力，从而大幅降低我国对国外商业软件的依赖程度和采购成本。 我国工程力学高性能仿真软件在十三五末有望不再受制于人。 |
|
|
