新興高性能計算行業(yè)應用及發(fā)展戰(zhàn)略
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高性能工業(yè)計算推動制造向智造邁進
計算機仿真用于模擬現實，并且用于探索新的理論，設計新的實驗，以及測試新的理論。當現象無法觀測，測量不切實際或者過于昂貴的時候，仿真為實驗和觀測科學提供了另一種選擇。30?年來，仿真理論和技術對工程領域才產生了巨大的影響，計算仿真替代了大部分的物理實驗，而且有一些無法做實驗的極端工況可用計算機來仿真。計算機仿真的水平是衡量工業(yè)企業(yè)競爭力的主要標志之一，計算機仿真是成就未來工程和科學發(fā)展的關鍵。
國際上著名的制造業(yè)大公司已實現了產品的虛擬化設計和制造，并實現了全球資源共享。美國波音公司從?20?世紀?80?年代起，在飛機設計中利用計算機仿真替代了大量的風洞實驗等傳統(tǒng)的物理實驗和樣機驗證過程?，F在物理實驗反而成為驗證和輔助手段（圖?1），飛機的設計周期大大縮短，研發(fā)費用大幅度下降。從飛機布局研究、關鍵氣動部件設計、發(fā)動機設計到飛機性能分析，都廣泛應用到了計算流體力學（CFD）技術。飛機全機計算中，采用工程湍流模式的全機網格規(guī)模早就突破千萬量級。
圖 1 新興高性能計算行業(yè)應用及發(fā)展戰(zhàn)略
汽車工業(yè)中，以計算機仿真為核心的數字化開發(fā)是重要的技術突破，也被認為是繼福特流水線生產、豐田精益生產之后，汽車工業(yè)具有革命性意義的重大技術進步。以汽車安全性研究為例來看，早期的汽車耐撞性研究主要采用實驗手段來進行，車對障礙物的撞擊試驗是評價一輛汽車抗撞強度的唯一方法。制造商為了評價某種車型零部件更改的效果并證明最終產品符合各項汽車安全標準，需要投入數百萬美元的費用進行數百次試驗，這是一種很昂貴的試錯過程。從零部件直至整車裝配級別的研發(fā)設計階段都有大量計算分析，涉及剛度、強度、噪聲、振動與聲振粗糙度（NVH）、機構運動、碰撞模擬、板件沖壓、疲勞和空氣動力學分析等方面，計算機仿真發(fā)揮著無可替代的優(yōu)勢和作用，從而大幅度提高設計質量，縮短產品開發(fā)周期，節(jié)省大量開發(fā)費用。
上海汽車公司在十多年來“榮威”系列車型開發(fā)過程中，均借助了超級計算平臺完成了大量虛擬安全碰撞試驗計算工作，使虛擬碰撞試驗數量、分析精度、精細程度和設計周期等都接近全球一流汽車研發(fā)水平。