返回
客户经常会问，他们应该为SOLIDWORKS Flow Simulation购买什么工作站，以尽可能快地解决他们的计算流体力学（CFD）问题。遗憾的是，这个问题后面往往有一个无法实现的期望，如 "一切都需要在10分钟内解决"。
注意：虽然有可能捕捉到一个超快的求解时间，但结果的准确性会受到影响。
SOLIDWORKS流体仿真项目的总求解时间受多种因素的影响，如总单元数、项目参数、传热效应和收敛目标等等。让我们通过比较三个不同的CFD项目在各种工作站上的总求解时间来关注一下可能的情况。
一、基准文件
用于基准测试的SOLIDWORKS CAD数据是三个SOLIDWORKS Flow Simulation Tutorial文件： A2共轭传热、B4网格优化和C5旋转叶轮。
教程的PDF文件可以在<SOLIDWORKS Installation folder>\SOLIDWORKS Flow Simulation\lang\english\Docs文件夹中找到。
同样，基准文件可以在<SOLIDWORKS Installation folder>\SOLIDWORKS Flow Simulation\Examples中找到。
请确保将示例文件复制到C:\Program Files以外的目录中，以便有读/写权限。我们还建议从Ready文件夹中打开文件，除非您想通过完整的教程进行操作。
每个教程模型的网格设置都进行了调整，以便为我们的比较创造更大的问题。对于教程A2共轭传热，全局网格设置被提高到4级。修改后的单元格总数为241,630个。（图1）
图1：基准A2的网格修改，最终的网格大小
对于教程B4网格优化，基准开始于创建第二个局部网格部分。对全局网格设置所做的修改包括手动指定笛卡尔空间的单元数和调整第二个网格控制的细化单元数。这些修改后的单元总数为501,667个（图2）。
图2：基准B4的网格修改，最终网格大小
对于教程C5旋转叶轮，全局网格设置被提高到5级。这次修改后的单元总数为190,800个。(图3)
图3：基准C5的网格修改，最终网格大小
二、基准工作站
在这项研究中，我们使用了五个不同的工作站来评估SOLIDWORKS Flow Simulation的性能。CPU的范围从第七代到第十一代英特尔和AMD Ryzen Threadripper Pro 5000系列处理器。一般来说，这些是六年前可以购买的工作站，而现在则可以购买。工作站的型号和关键部件规格见图4。
图4：用于基准测试的工作站规格
- 工作站A是几年前为我们的培训实验室设施普遍购买的。这些工作站没有配备当时可用的高端处理器，然而，它们对其预期的目的来说是绰绰有余的。
- 工作站B是几年前的一个重建项目。当我们重建这个工作站时，英特尔第九代i7-9700K是可用的高端选项之一。
- 工作站C是我们几个培训机构目前使用的代表性机器。
- D工作站是我们目前使用的工作站，也是我们GoEngineer仿真团队的几位同事日常工作使用的工作站。
- 工作站E是最近增加的，当需要高端工作站时，我们的仿真团队会利用CAE咨询服务。
三、关于SOLIDWORKS流体仿真基准测试的其他信息
在解决这些基准模型之前，我们经常向客户推荐SOLIDWORKS知识库文章S-034487 "多CPU的使用和对解决时间的影响"。这篇文章和所包含的FAQID文件是我们几年来一直参考的内容，以指导客户在改善SOLIDWORKS Flow Simulation性能方面做出更明智的决定。这篇文章的新版本可以在达索系统支持知识库中找到，QA文章QA00000109363。(需要登录才能访问)。
我们的测试是按照这篇更新的知识库文章中的程序进行的。此外，我们希望在我们的基准测试中包括第12代和第13代英特尔处理器，但是，在我们进行基准测试时，我们没有配备这些处理器的工作站。
我们利用SOLIDWORKS 2022 SP 5.0进行了所有测试。在本文后面的结果数据中，总CPU时间是指每个SOLIDWORKS Flow Simulation项目在使用CFD项目的指定核心数的情况下被解决三次的平均值。如QA00000109363所述，总CPU时间数据是从每个已解项目的.STDOUT文件中收集的。最后，使用SOLIDWORKS Flow Simulation Batch Run解决所有项目，设置如图5所示，该计算机的最大同时运行数设置为1。
图5：用于基准测试的批量运行设置实例
四、结果出来了!
从基准测试A2共轭传热开始，图6中的数据显示了我们所期望的结果。计算能力最差的最老的机器，工作站A，有最长的求解时间。较新的工作站C、D和E的求解时间最短。当利用较少的处理器核心进行求解时，工作站C和D的基本时钟速度都超过了工作站E。虽然这是一个有趣的数据点，但我想不出有什么理由让您在单核上运行SOLIDWORKS流体仿真项目--除了用于基准比较之外!
在每台机器上，几乎每个基准A2项目的求解时间都相差不到10秒，而且是用相同数量的CPU核求解的。
唯一的例外是工作站A用2个CPU核心解决，在最小和最大的总CPU时间之间有25秒的差异。8个核心的工作站E的解决时间为178秒，而24个核心的解决时间为120秒。虽然求解时间确实减少了32%，但这是用3倍的CPU核心完成的。
图6: 基准A2的结果
接下来是Benchmark B4网格优化。图7中的数据与基准A2的结果一致；新的处理器比旧的处理器表现更好。基准B4是三个基准中网格总大小最大的，因此，预计它对计算资源的消耗会更大。
关于求解时间的差异，工作站A和B在用2个CPU核心求解时，分别为282秒和287秒。几乎所有其他解决的项目在使用相同数量的处理器核心时，差异都小于75秒。工作站D用8个核心解决的时间是1002秒，而工作站E用8个核心解决的时间是954秒。 利用所有内核的工作站E在541秒内解决了基准项目B4，与工作站E的8个内核解决相比，提高了43%。
图7: 基准B4的结果
最后，基准C5旋转叶轮是一个全局旋转区域问题，是三个基准中最小的网格。数据显示在图8中。总的CPU时间从高端的1013秒（工作站A，1核）到低端的98秒（工作站E，24核）不等。对于所有已解决的迭代，用相同数量的处理器核心解决的同类项目，其差异小于11秒。
工作站E的8核CPU求解时间为158秒，而使用所有24核时为98秒，提高了38%。
图8：基准C5的结果
所展示的数据遵循了我相信我们大多数人已经知道的事实--"更新、更好、更快、更多 "对于减少SOLIDWORKS Flow Simulation的解决时间来说通常是一件好事。从上面的数据中，有一个有趣的项目需要指出。
与只利用6个核心相比，工作站B在用8个核心进行求解时的效率较低。我们检查了这些项目的数据，并重新进行了研究以验证。这是出乎意料的，我们都不能明确地解释这一点。
什么是真正的问题呢？
我们知道你在想什么。'这些基准都不是真正的大问题'。我们同意，一个少于50万个单元的SOLIDWORKS Flow Simulation项目可能被认为是 "小 "的，尽管这个总单元数对于许多SOLIDWORKS Flow Simulation项目来说可能是绰绰有余的。
如果不为我们的工作站设置一个真正有难度的问题，这个基准就不完整了。考虑到这一点，我们修改了 "A2共轭传热 "教程，将全局网格设置为6级。增加了一个最小壁厚，设置为0.09英寸。经过这两项修改后的单元总数为3,605,138。
图9：基准问题A2 "大 "网格的修改，最终的meh大小
对于这个 "大型 "基准问题，工作站A、B、C和D使用了所有可用的内核。对于工作站E，用8、12、16、20和24个内核完成了求解，以深入了解增加额外的CPU内核可以如何减少SOLIDWORKS Flow Simulation项目的求解时间。这些解决方案的数据显示在图10中。
图10：基准测试A2 "大型 "结果
正如预期的那样，最长的解题时间是在工作站A上，高达15197秒（253.3分钟，或4.22小时）。
在光谱的另一端是工作站E的全核心求解，为3,494秒（58.2分钟）。
总的趋势是，更多的核心将在更短的时间内解决一个大型的SOLIDWORKS Flow Simulation项目。唯一的例外是工作站C的解决时间为10,281秒。该工作站由于只有16GB的内存而受到限制，这一点可以通过观察Windows任务管理器报告使用情况以及在大部分求解过程中承诺的内存处于或接近最大值来见证。
思考
从这里所介绍的内容中，有很多数据是可以消费的。如果你目前使用的是一个有几年历史的工作站，而你的CFD分析工作需要提升性能，那么一个较新的工作站是一个合理的选择。选择一个高核心数的处理器并不是使用SOLIDWORKS Flow Simulation大幅减少解决时间的唯一限制因素。解决工作站中所有潜在的瓶颈问题是实现最佳性能的途径。这意味着要考虑工作站中的RAM的数量和速度。这也意味着要选择快速的固态硬盘来读取数据和写入数据。
最后，多线程并不能为解决时间的减少提供线性改善。虽然更多的可用处理器内核将减少总的解决时间，但从图表中可以看出，当增加更多的CPU内核时，性能的提高是有限度的。根据我们之前与SOLIDWORKS技术支持部门的讨论，多线程的收益在超过大约20个线程时就会减弱。当考虑到具有更多内核数的处理器之间的价格增长时，这成为一个重要的考虑因素。
那么，您究竟需要多少个CPU内核才能获得更好的SOLIDWORKS Flow Simulation性能？
根据我们的数据，8核处理器是您应该考虑的低端产品。在高端，具有20至24个内核的处理器将提供更多的处理空间，特别是对于大型CFD项目。
请确保选择一个具有高基频和高升频的处理器，以便与核心数量相匹配。现在，请使用SOLIDWORKS仿真技术使您的产品变得更好吧！
想了解更多关于3DEXPERIENCE的小伙伴，欢迎咨询慧都科技，慧都科技是正版SolidWorks代理商，Solidworks重庆代理商，负责西南地区SolidWorks正版报价、销售，点击咨询详情 。
↓ ↓ 关注“慧都智能制造”公众号，回复“模具工具”获取，获取SW模具板块系列教程 ↓ ↓
发表评论