数值模拟与先进制造分论坛---天河二号助力先进制造数值模拟

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随着高性能计算与大数据、人工智能的融合发展，数值模拟逐渐成为先进制造与新材料研发的重要依据，“数说创新，智见未来——超算创新应用大会”特设“数值模拟与先进制造”分论坛，邀请了在工业仿真、材料设计等领域的多位知名专家分享了他们在“天河二号”上产出的优秀应用成果。

超算加速国产软件研发与产业化应用

受商用软件对数值模拟行业具体问题处理偏差及计算规模的制约，对于数据信息处理不断扩大，已经越来越无法满足复杂的计算需求，国产仿真软件的自主研发已越来越受到重视。

首先，华中科技大学冯大奎副教授，介绍了依托“天河二号”自主研发的Hust-ship参数化船舰数值水池软件的功能，该软件采用自研的流体力学求解器；能够模拟多种类型舰船的复杂运动，易于构造多种类型的数值水池条件，更重要的是，该软件集成了舰船专家库，方便工程计算人员设定网格规模和计算域尺度。为舰船CFD仿真计算提供统一标准。实现了许多通用商用软件和开源软件难以模拟的工况。

来自深圳华力航空科技有限公司的刘声技术总监，以初创企业运营的角度，介绍了采用天河星光平台对滑翔机进行设计的经验。并设计出一套针对滑翔机空气动力学计算的工作流，通过该工作流实现了仿真算例的提交计算、数据后处理的自动化过程，极大节省了运行时间。他肯定了天河星光的易用性、灵活性为初创型小企业的发展提供了极大地帮助。

北京大学张日葵副研究员，介绍了自主开发的通用计算流体力学软件QFLUX研发与产业化应用，在CFD软件长期被国外商业软件垄断背景下，从国产大飞机、数值水池、风机等方面进行专项研发，自主创新。张日葵研究员还介绍了目前正在研究的“基于大数据与AI技术的智慧城市综合环境预报系统”。指出只有充分借助广州超算中心目前的大数据、人工智能和高性能计算相融合的模式，才能实现跨尺度、跨学科、高复杂度的数字孪生城市。

超算助力数值模拟仿真新突破

在数值模拟仿真取代大部分实验后，已成为反应现实情况的重要判断依据，因而对于结果数据的准确性将越来越高，倾向于行业标准化和平台化方向发展。

国防科技大学吴俊杰副研究员，介绍了基于“天河二号”寻找量子计算与量子霸权标准的模拟新算法，指出对于量子计算模拟的实际难度并不完全依赖于量子比特的数目或量子门的数目，而是取决于量子纠缠度，并介绍在“天河二号”上完成模拟玻色采样和量子随机线路采样等测试案列，实现了30万CPU核大规模模拟测试；该算法在“天河二号”上的测试性能达到国际领先水平，成果在线发表在国际权威期刊《物理评论快报》上，计算结果被量子计算领域广泛的使用，尤其是近期谷歌在《自然》杂志上发表的量子计算重磅文章也引用了吴老师在“天河二号”上的计算结果。

中山大学化学学院周东东副教授，在材料领域通过设计合成新的柔性结构方法，从电子、原子以及分子等多层次、多角度计算了柔性MAF-41的相关性质，通过分子动力学模拟客体进入孔道过程，证明了孔道独立开放与关闭是中间尺寸分子筛分（isms）的关键。

浙江大学孙建平博士，以2015年台风“灿鸿”在杭州九堡大桥区域的实测数据为列，深入介绍了数值天气预报模式和WRF模式中小尺度台风场模拟，通过“天河二号”上丰富的天气预报数据资源，重现对台风“灿鸿”的路径和强度演进过程，并以九堡大桥为中心建立公里级LES计算域，细分网格方式，在“天河二号”上实现了耦合精确计算，为沿海地区的台风预警预报和建（构）筑物的抗台风设计提供重要依据。

来自澳汰尔工程软件（上海）有限公司赵阳技术总监，介绍了电驱动总成多物理场仿真及优化设计，以新能源汽车为例，介绍对于产品的性能要求从零件到系统的优化设计流程和电驱总成系统多物理场仿真优化综合性解决方案。

最后，报告专家们对国产自主软件的发展和推广与现场听众进行交流和讨论。指出目前数值模拟仿真软件仍为国外软件垄断的背景下，国产化软件发展还需要长时间积累才行，需要从专业化方向发展，不要求大而全，而是在一个擅长的领域上做出成果去追赶。并指出国产自主软件除了商业化的能力，还要考虑解决行业内的具体问题。对于计算瓶颈，应该多借助超级计算机来助力发展。

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撰稿：张曦、刘庆

微信编辑：岳苹