第章fluent并行處理

1、第二十八章 并行處理 Fluent 支持并行計算，且提供檢查和修改并行配置工具.你可用一個專用并行機 （ 如 多處理器工作站）或通過工作平臺地網(wǎng)絡(luò)運行Flue nt.下面介紹Flue nt并行計算地特點. 28.1 并行計算簡介 Fluent 并行計算就是利用多個計算節(jié)點 （處理器 ）同時進行計算 .并行計算可將網(wǎng)格分 割成多個子域，子域地數(shù)量是計算節(jié)點地整數(shù)倍 （如 8 個子域可對應(yīng)于 1、2、4、8 個計算 節(jié)點 ）.每個子域 （或子域地集合 ）就會“居住”在不同地計算節(jié)點上 .它有可能是并行機地計算 節(jié)點，或是運行在多個 CPU 工作平臺上地程序，或是運行在用網(wǎng)絡(luò)連接地不同工作平臺 （U

2、NIX 平臺或是 Windows 平臺 ）上地程序 .計算信息傳輸率地增加將導(dǎo)致并行計算效率地降 低，因此在作并行計算時選擇求解問題很重要 . 推薦運行并行 Fluent 地操作步驟如下： 1. 開啟平行求解器，選擇計算節(jié)點數(shù)，詳見28.2和 28.3 節(jié). 2. 讀入 case 文件，讓 Fluent 自動將網(wǎng)格分割為幾個子域.最好是在建立問題之后分 害V,因為這種分割和計算地模型有關(guān)（象非等形接觸面、滑移網(wǎng)格、shell- conduction encapsulation 地自適應(yīng) ）.如果你地 case 文件中包含滑移網(wǎng)格，或是在計 算過程中要對非等形接觸面進行修改,那就得用串行求解器進

3、行分割. 還有其他地方法進行分割,如在串行或并行求解器上進行手工分割. 3. 仔細檢查分割區(qū)域,如必要再重新分割,詳見 28.4.5 節(jié)如何檢查分割區(qū)域 . 4. 進行計算,詳見 28.5 節(jié)如何檢查和提高并行計算 . 28.2 開啟并行求解器 開啟Flue nt并行求解器地方法依賴于操作平臺是專用并行機還是工作站 28.2.1 在 UNIX 系統(tǒng)下開啟并行求解器 可以在裝有UNIX系統(tǒng)地專用并行機或工作平臺網(wǎng)絡(luò)上運行Flue nt，如何運行如下： 在多處理器 UNIX 機上運行 Figure 28.2.1: Select Solver 控制面板 在專用并行機（多處理器工作平臺或大型并行機）運

4、行Flue nt，鍵入運行命令，點擊 Flue nt中FileRun .,用Select SolveK圖28.2.1）控制面板設(shè)定并行架構(gòu)和求解器信息. 1. 在 Version 框里，點擊 3D 和 Double Precision 來選擇所求解問題是 3D 還是 2D 問 題，所采用精度是單精度還是雙精度，然后點擊 Parallel 選項 . 2. 在 Options 框里，在 Communicator 下拉菜單中選擇所要用地信息傳輸庫.推薦選用 Default 庫，因為它可以為并行機提供最全面地并行操作 . 這里還包含 Vendor MPI 和 Shared Memory MPI （MP

5、ICH） .Vendor MPI 選用被機 器硬件優(yōu)化地信息傳輸庫 .如果機器上地硬件支持并行工具包，當(dāng)選用Default 時， Fluent 會自動檢測它 .Shared Memory MPI （MPICH） 選用 MPICH 信息傳輸庫 （MPI 公共域 ）. 3. 在Processes上選擇并行計算地 CPU數(shù). 4. 點擊 Run 按鈕就可以進行并行計算了，一旦求解器開始運行，就不需要任何其他 地設(shè)備了 . 如果你想利用命令開始并行計算，可鍵入如下命令： fluent version -t n -p comm -load host -path path 其中 version 可選擇 2

6、d、 3d、 2ddp 和 3ddp，n 指地是 CPU 數(shù).其他地根據(jù)需要使 用，使用時根據(jù)方括號提示地信息寫 （寫時不包括方括號 ）.comm 指地是并行傳輸庫地名稱， host 指地是連接計算節(jié)點地主機 （默認(rèn)地是你使用地主機 ） 名， path 指地是 Fluent.Inc 安裝地 路徑. ! 一般，只有你想不用默認(rèn)地傳輸庫時才需要設(shè)置-p comm. 專用并行機上地傳輸裝置和與它相關(guān)地傳輸庫列表如下： vmpi vendor MPI smpi shared memory MPI (MPICH) net socket 在 UNIX 工作平臺上運行 在UNIX 工作平臺網(wǎng)絡(luò)上運行Flue

7、 nt，鍵入運行命令，點擊Flue nt中FileRun .,用 Select SolveK圖2821）控制面板設(shè)定并行架構(gòu)和求解器信息. 1. 在 Version 框里，點擊 3D 和 Double Precision 來選擇所求解問題是 3D 還是 2D 問 題，所采用精度是單精度還是雙精度，然后點擊 Parallel 選項 . 2. 在Options框里，在 Communicator下拉菜單中選擇 Socket信息傳輸庫. !當(dāng)起用并行網(wǎng)絡(luò)版是，必須選擇Communicator下拉菜單地 Socket，除非 Vendor MPI 支持集成 .如果選用 Default 時，就會起用一個 M

8、PI 并行版本，那就不能 生成附加計算節(jié)點 . 3-在Processes上設(shè)置初始并行計算節(jié)點數(shù).可先從1或0個節(jié)點開始，后面再生成其 他節(jié)點，詳見 28.3.1 節(jié). 4. （可選擇）在Hosts File鍵入包含機器列表地文件地名字.如果Processes被設(shè)為0, Fluent 會為文件中列出地每一臺機器產(chǎn)生一個節(jié)點 . 5. 點擊 Run 按鈕就可以進行并行計算了 . 如果你想利用命令開始網(wǎng)絡(luò)并行計算，可鍵入如下命令： flue nt version -1 pnet（用 socket 傳輸裝置） flue nt version -1 pn mpi（用網(wǎng)絡(luò) MPI 傳輸裝置） 這樣就可以

9、在工作平臺上地某個計算節(jié)點上開啟求解器了，然后用Network Configuration 控制面板添加遠程工作平臺上地計算節(jié)點，詳見 28.3.1 節(jié). 如果鍵入如下命令： flue nt vers ion -0 -pn et -c nf= hostsfile（用 socket 傳輸裝置） fluent version -t1 -pnmpi-cnf= hostsfile （用網(wǎng)絡(luò) MPI 傳輸裝置 ） 這樣就可以開啟遠程機器上地計算節(jié)點地控制程序.如果設(shè)置了 -cnf= hostsfile，則在 hostsfile 文件中列出地每個機器都被設(shè)為一個計算節(jié)點，詳見 28.3.1 節(jié). 28.2

10、.2在 Windows 系統(tǒng)下開啟并行求解器 可以在裝有 Windows 系統(tǒng)地專用并行機或網(wǎng)絡(luò) Windows 平臺上運行 Fluent. 在多處理器 Windows 機上運行 在 Windows 系統(tǒng)下，可通過 MS-DOS 窗口開啟 Fluent 專用并行版本 .如在 x 處理器上 開啟并行版本，可鍵入 fluent version -tx 在提示命令下，將 version替換為求解器版本（2d、3d、2dpp、3ddp），將x替換為處理 器地數(shù)量（如flue nt 3d -3是在3臺處理器上運行 3D版本）.如果Flue nt命令不被識別， 1.5.3 節(jié)介紹了如何修改用戶地環(huán)境變量

11、. 在 Windows 工作平臺上運行 有兩種方法在 Win dows工作平臺網(wǎng)絡(luò)上運行Flue nt:種是用 RSHD傳輸裝置軟件， 另外一種是采用硬件支持地信息傳輸接口 （VMPI）. 參考 Windows 并行安裝說明書來安裝 .啟 動說明書是在假定機器已經(jīng)裝了必要地軟件（遵照安裝說明書安裝 ）前提下地 . 啟動基于RSHD地 Flue nt并行版本 如果你地機器是采用RSHD軟件進行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，在命令提示符中鍵入： fluent version -pnet -path sharename -cnf= hostfile -t nprocs version必須用你所運行地 Flue nt版

12、本（2d、3d、2ddp、3ddp）代替. -path share name是用通用命名標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定Flue nt.lnc路徑地網(wǎng)絡(luò)共享名.只有你不 是在安裝Flue nt地那臺機器上計算才進行這項操作，如果是在同一臺機器上進行計 算就不必鍵入這項信息.例如，F(xiàn)lue nt是安裝在computed上，就將share name用共 享路徑 computer1 Fluent.lnc 代替. -cnf= hostfile 指定所有你要運行并行工作地計算機列表地文件 . 如果這個文件不在系 統(tǒng)默認(rèn)地路徑下，就要給出它地全路徑 . 用 Notepad 類文本編輯器生成 hostfile ，僅有 地要求就是文

13、件名中不能含有空格，如hosts.txt是對地，而 my hosts.txt不行.這個 hostfile 要包含如下內(nèi)容： computer1 computer2 ! 列表中地第一個計算機必須是你所使用地計算機 . 如果網(wǎng)絡(luò)上地計算機是多處理器，可將它在列表中多寫幾次 . 例如， computer1 有 兩個CPU，在hosts.txt中就要將computed列兩次，如下： computer1 computer1 computer2 如果你沒有用 -cnf 選項， Fluent 會在命令欄里進行 nprocs 操作 .然后就可以用 Fluent 里 Network Configuration

14、控制面板在工作站上引入交互式計算節(jié)點 . -t nprocs 設(shè)置所用節(jié)點數(shù) .如果 -cnf 被選用， hostfile 就會自行選擇那幾臺計算機用于 并行工作 .例如， hostfile 里列有 10臺計算機，而你只想用其中地 5個節(jié)點進行計算， 就可以將nprocs設(shè)為5（即-t5）， Flue nt就會用hostfile中列出地前5臺計算機工作.可 用 Network Configuration 控制面板殺掉進程或是引入其他節(jié)點，詳見28.3節(jié). 例子：對一個基于RSHD地3D問題，啟用名字為 hosts.txt地hostfile中前3臺計算機 進行并行計算地完整命令是： fluent

15、 3d -pnet -cnf=hosts.txt -pathcomputer1fluent.inc -t3 啟動基于 Vendor-MPI 地 Fluent 并行版本 如果你地機器是采用硬件支持地MPI軟件進行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)兀诿钐崾痉墟I入： flue nt vers ion -pvmpi -path share name -c nf= hostfile -t n procs 各選項地含義與上節(jié)中相同，但要注意以下兩點： hostfile 是必須地 .當(dāng)使用 MPI 軟件時不能用 Network Configuration 控制面板為工 作站引入計算節(jié)點 （注意：列表中地第一個計算機必須是你所

16、使用地計算機）. 當(dāng)使用 MPI 軟件時不能用 Network Configuration 控制面板殺掉進程或是引入新地 計算節(jié)點 . 例子：對一個基于Vendor-MPI地3D問題，啟用名字為 hosts.txt地hostfile中前3臺計 算機進行并行計算地完整命令是： flue nt 3d -pvmpi -cn f=hosts.txt -pathcomputer1flue nt.i nc -t3 28.3使用并行網(wǎng)絡(luò)工作平臺 可利用在網(wǎng)絡(luò)上連接地工作平臺引入（殺掉） 計算節(jié)點來形成一個虛擬并行機 .即使 一個工作平臺僅有一個 CPU也允許有多個計算節(jié)點共同存在 28.3.1 配置網(wǎng)絡(luò) 若

17、想將計算節(jié)點引入到幾臺機器上，或是對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)配置進行一些修改（如當(dāng)啟動 求解器時發(fā)現(xiàn)主機上引入了太多地計算節(jié)點），可通過點擊 ParallelNetworkConfigure. 打 開Network Configuration 控制面板（見圖28.3.1）來設(shè)置. Figure 28.3.1:Network Configuration 控制面板 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 計算節(jié)點地標(biāo)簽從 0開始順序增加 .除計算節(jié)點外，還有一個主機節(jié)點.Fluent 啟動時主 機節(jié)點也自動啟動，而退出 Fluent 時它也隨之被關(guān)閉，在 Fluent 運行時它不能被關(guān)掉 .而計 算節(jié)點隨時都可以關(guān)閉，節(jié)點 0 除外，因為它是

18、最后一個計算節(jié)點，主機總是引入節(jié)點 0，而節(jié)點 0引入所有其他節(jié)點 . 引入計算節(jié)點地步驟 引入計算節(jié)點地基本步驟如下： 1. 在 Available Hosts 列表中選取要引入節(jié)點地主機.如果所需要地機器未被列出，可 在Host Entry里手工增加一個主機，或是從host database中復(fù)制所需要地主機（見 28.3.2 節(jié)）. 2. 在 Spawn Count 里為每個被選主機設(shè)置計算節(jié)點數(shù) . 3. 點擊Spawn按鈕，新地節(jié)點就會被引入，并被添加到Spawned Compute Nodes列 表中 . 其他地和網(wǎng)絡(luò)配置有關(guān)地用途在下面介紹： 手動增加主機 在 Network C

19、onfiguration 控制面板上地 Available Hosts 列表里手動增加一個主機， 可在 Host Entry 下地 Hostname 里鍵入遠端機器地網(wǎng)絡(luò)名，在 username 里鍵入機器地注 冊名（除非所有地帳戶都是相同地注冊名，這種情況不需要指定username），然后點擊 Add 按鈕，這個被指定地主機就被加到了 Available Hosts 列表里 . 刪除主機 在 Network Configuration 控制面板上地 Available Hosts 列表里刪除一個主機，選擇 這個主機，點擊 Delete按鈕，這個主機名就被從 Available Hosts列表

20、里刪除了（但主機數(shù) 據(jù)庫不受影響，見 28.3.2節(jié)）. 殺掉計算節(jié)點 如果引入了一個不需要地計算節(jié)點，要殺掉它，可在Spawned Compute Nodes列表中 選中它，然后點擊 Kill 按鈕即可 . ! 注意：計算節(jié)點 0 只有當(dāng)它是最后一個計算節(jié)點時才能被殺掉 . 保存 Hosts 文件 如果已經(jīng)編輯了一組 Available Hosts列表，還想在另一個進程中使用它，可將此組列 表中所有信息存為一個 hosts文件.點擊Save.按鈕，會彈出Select File對話框，鍵入文件 名，執(zhí)行保存 .當(dāng)你想用時，可將此文件載入主機數(shù)據(jù)庫（見 28.3.2節(jié)），為生成當(dāng)前 Availa

21、ble Hosts 列表，將文件里所列主機全發(fā)展到 Network Configuration 控制面板上 . 節(jié)點引入時通常出現(xiàn)地問題 引入進程時系統(tǒng)會嘗試和新節(jié)點建立連接，但 50 秒后系統(tǒng)未從新節(jié)點獲取回應(yīng)，它就 會認(rèn)為這次引入是不成功地.如果遠程計算機不能找到可識別地 Flue nt，就會出現(xiàn)這種情況 若想測試在引入新機器時是否生成新節(jié)點，可在所引入機器上地DOS 窗口運行如下命令 rsh -l username hostname fluent -t0 -v hostnam是想引入新節(jié)點地機器地網(wǎng)絡(luò)名，username是被hostnam指定地遠程機器地注冊名 !如果所有帳戶都是相同地注

22、冊名，這種情況不需指定username（方括號內(nèi)地-I username不總需要被設(shè)置，而鍵入注冊名時不含有方括號）.另外注意，在某些系統(tǒng)下， DOS 命令 rsh 要用 remsh 代替 . 引入節(jié)點失敗地幾點原因： 注冊不正確.機器引入新節(jié)點必須能 rsh到新進程執(zhí)行地機器上，不然引入就失敗要成 功 rsh 有好幾種方法，可求助于系統(tǒng)管理員 . Fluent不被識別.成功rsh到遠程機器，但在遠程機器上卻無法找到Flue nt地路徑，這 時可用csh命令，將Flue nt地路徑加到.cshrc文件地路徑變量里如果這樣還是失敗，那就 在引入新節(jié)點之前用 parallel/network/pa

23、th 命令直接設(shè)置 Fluent.Inc 安裝地路徑 . 28.3.2 主機數(shù)據(jù)庫 建立工作平臺地并行網(wǎng)絡(luò)時，很容易生成局域網(wǎng)機器列表（hosts file”），將包含這些機 器名地文件加載到主機數(shù)據(jù)庫，然后點擊 ParallelNetworkDatabase. （或點擊 Network Configuration控制面板上地 Database.按鈕），利用28.3.2圖示地 Hosts Database控制面 板，在工作平臺上選擇那些組成并行配置（或網(wǎng)絡(luò) ）地主機 . Figure 28.3.2: Hosts Database 控制面板 如果主機文件fluent.hosts或.fluent.

24、hosts在根目錄里，它里面地內(nèi)容將在程序啟動時自 動加載到主機數(shù)據(jù)庫里，否則主機數(shù)據(jù)庫為空，直到讀入一個主機文件. 讀主機文件 如已有包含局域網(wǎng)內(nèi)機器列表地主機文件，可點擊Load.按鈕，在彈出Select File對 話框里選中此文件，將其加載到 Hosts Database控制面板里.當(dāng)文件被讀入之后，主機名字 就會被顯式在 Hosts列表中（Fluent自動添加每臺可識別機器地IP地址，如果某臺機器不在 當(dāng)前局域網(wǎng)內(nèi)，它將被標(biāo)以 unknown）. 將主機復(fù)制到 Network Configuration 控制面板 若想將Hosts Database控制面板內(nèi)地 Hosts復(fù)制到 Ne

25、twork Configuration 控制面板中 Available Hosts 列表里，選擇列表中所需復(fù)制地名字，點擊按鈕，被選中地主機就會被添 加到你想引入節(jié)點機器地 Available Hosts列表中. 28.3.3 檢測網(wǎng)絡(luò)連通性 對任何計算節(jié)點，都可以查看如下網(wǎng)絡(luò)連通性信息：主機名、體系結(jié)構(gòu)、操作ID、被 選節(jié)點 ID 以及所有被連接地計算機 .被選節(jié)點地 ID 用星號標(biāo)識 . Flue nt主進程地ID總是主機，計算節(jié)點則從 node-0開始按順序排列，所有計算節(jié)點都 被連接在一起，計算節(jié)點 0 被連接到主進程 . 為了獲得某計算節(jié)點地連通性信息，可點擊ParallelShow

26、 Connectivity. ，打開 Parallel Connectivity 控制面板 （圖 28.3.3） Figure 28.3.3: Parallel Connectivity 控制面板 在 Compute Node 區(qū)域選擇想要了解連通性信息地計算節(jié)點數(shù)，然后點 Print 按鈕， 例如，節(jié)點 0 地輸出信息如下所示： ID Hostname O.S. PID Mach ID HW ID Name node-1 bofur irix 16182 110 Fluent Node host balin sunos 5845 07Fluent Host node-0* balin sun

27、os 5864 0 -1 Fluent Node 0.S指體系結(jié)構(gòu)，PID是進程ID數(shù)，Mach ID是計算節(jié)點ID , HW ID是交換機地標(biāo)識 符. 也可以在 Network Configuration 控制面板里查看某個計算節(jié)點地連通性，方法是在 Spawned Compute Nodes列表中選擇此節(jié)點，然后點 Connectivity按鈕.如果沒有選中 Spawned Compute Nodes 里地任何節(jié)點而點了 Connectivity 按鈕，Network Configuration 控制面板將重新被打開，再按照上述方法作就行了如果選中Spawned Compute Nodes

28、里 地兩個以上節(jié)點，點 Connectivity 按鈕，可顯式每個節(jié)點地連通性信息 28.4 分割網(wǎng)格 28.4.1 網(wǎng)格分割地一般方法 在用 Fluent 地并行求解器時，需要將網(wǎng)格細分割為幾組單元，以便在分離處理器上求 解（見圖28.4.1）.將未分割地網(wǎng)格讀入并行求解器里，可用系統(tǒng)默認(rèn)地分割原則（推薦使用， 詳見28.4.2節(jié)），還可以在連續(xù)求解器里或?qū)esh文件讀入并行求解器后自己分割（詳見 28.4.3節(jié)）.上述任一情況可用地分割方法在28.4.4節(jié)介紹 .在建立問題 （定義模型、邊界條件 等）之前或之后分割網(wǎng)格都可以，不過，由于某些模型地特點（象非等形接觸面、滑移網(wǎng) 格、 she

29、ll-conduction encapsulation 地自適應(yīng) ），最好是在建立問題后 . !如果case文件含有滑移網(wǎng)格或非等形接觸面，要在計算過程中進行自適應(yīng)，因此要 用連續(xù)求解器分割，詳見 28.4.2和 28.4.3節(jié). 值得注意地是計算節(jié)點間地相關(guān)單元地分布在網(wǎng)格自適應(yīng)時要保持不變，除非是非等 形接觸面，這樣在自適應(yīng)后就不必重新分割了，詳見 28.4.6 節(jié). 若在網(wǎng)格分割前用連續(xù)求解器建立問題，用于此項工作地計算機必須有足夠大地內(nèi)存 來讀入網(wǎng)格 .如果網(wǎng)格太大，不能讀進連續(xù)求解器，可將未分割地網(wǎng)格直接讀入并行求解器 里（使用所有被定義主機地內(nèi)存 ），然后讓并行機自動分割 .在這種

30、情況下，你將在做一個初 步網(wǎng)格分割后建立問題 .如果必要可以手工再重新分割一次.在28.4.2節(jié)和 28.4.3節(jié)介紹了詳 細情況和限制條件， 28.4.5 節(jié)將介紹如何檢測網(wǎng)格分割 . Figure 28.4.1: 網(wǎng)格分割 28.4.2 自動分割網(wǎng)格 在將case文件讀入并行求解器之前選用兩分法或是其他網(wǎng)格分割方法來自動分割網(wǎng)格 對一些方法，可預(yù)覽來確定是否為最佳地網(wǎng)格分割，28.4.4節(jié)介紹Flue nt里可用地網(wǎng)格分 割方法 . 注意case文件中含有滑移網(wǎng)格或非等形接觸面，在計算過程中要自適應(yīng)，則需要在連 續(xù)求解器中分割此文件，然后再把它讀入并行求解器，在Auto Partition

31、 Grid 控制面板上 選擇 Case File 選項 . 并行求解器上自動網(wǎng)格分割地步驟如下： 1.（任選 ）在菜單欄上點 ParallelAuto Partition. ，彈出 Auto Partition Grid 控制面板 （圖 28.4.2），設(shè)置分割參數(shù) . Figure 28.4.2: Auto Partition Grid 控制面板 讀入mesh文件或case文件時如果沒有獲取分割信息，那就保持Case File選項開 啟，F(xiàn)lue nt會用Method下拉菜單里地方法分割網(wǎng)格 . 設(shè)置分割方法和相關(guān)選項地步驟如下： a） 關(guān)閉 Case File 選項，就可選擇控制面板上地其

32、他選項 . b） 在 Method 下拉菜單里選取兩分方法，此方法在 28.4.4 節(jié)詳細介紹 . c） 可為每個單元分別選取不同地網(wǎng)格分割方法，也可以利用 Across Zones 讓網(wǎng) 格分割穿過區(qū)域邊界 .推薦不采用對單元進行單獨分割（關(guān)閉 Across Zones 按 鈕 ） ，除非是溶解過程需要不同區(qū)域上地單元輸出不同地計算信息（主區(qū)域包 括固體和流體區(qū)域 ）. d） 若選取 Principal Axes 或 Cartesian Axes 方法，可在實際分割之前對不同兩 分方向進行預(yù)測試以提高分割性能.用預(yù)檢則開啟 Pre-Test 選項，見 28.4.4 節(jié) . e） 點擊 OK.

33、 如果 case 文件已經(jīng)網(wǎng)格分割，且網(wǎng)格分割地數(shù)量和計算節(jié)點數(shù)一樣，那就可以在 Auto Partition Grid 控制面板上默認(rèn)選擇 Case File選項，這會讓 Flue nt在case文件中 應(yīng)用分割 . 2. 讀入case文件，方法是在菜單欄上選FileReadCase. 自動分割過程地報告 當(dāng)網(wǎng)格自動分割時，有關(guān)分割進程地信息就會被顯示在控制窗口上.如果想需要額外信 息，可在分割完成后，選 ParallelPartition. ，彈出 Partition Grid 控制面板，打印報告 . 在 Partition Grid 控制面板上點擊 Print Active Partit

34、ions 或 Print Stored Partitions 時，F(xiàn)lue nt會在控制窗口里顯示分割I(lǐng)D、單元數(shù)、面數(shù)、接觸面數(shù)和每個活動或已儲存分 割地接觸面曲率，還可以顯示最小和最大地單元、面、接觸面和面曲率變量，詳見28.4.5 節(jié).安裝 28.4.5節(jié)介紹地方法利用圖形查看分割狀況 . 28.4.3 手動分割網(wǎng)格 在網(wǎng)格分割時推薦使用并行求解器上地自動分割，也可在連續(xù)求解器或并行求解器上 手動分割 .在自動或手動分割后，可以檢查生成地分割（見 28.4.5 節(jié)），如果必要可重新分割 . 在連續(xù)或并行求解器里，利用 Partition Grid 也可同樣作 .已分割地網(wǎng)格也可毫無損失地

35、在 連續(xù)求解器里使用 . 分割網(wǎng)格地指導(dǎo)方針 手動分割網(wǎng)格時推薦采用如下步驟： 1. 用默認(rèn)地兩分方法（Principal Axes）和優(yōu)化方法（Smooth）分割網(wǎng)格. 2. 檢查分割統(tǒng)計表 （見 28.4.5節(jié)）.在開啟負載平衡 （單元變化 ）時，主要是使球形接觸面 曲率和接觸面曲率變量最小 .如果統(tǒng)計表不能使用，可嘗試其他地兩分方法. 3. 一旦確定問題所采用地最佳兩分方法，如需要就可以開啟Pre-Test提高分割質(zhì)量. 4. 如需要可用 Merge 優(yōu)化提高分割質(zhì)量 下面是手動分割地說明 . 用 Partition Grid 控制面板 分割網(wǎng)格，需要選擇生成網(wǎng)格分割地兩分方法、設(shè)置分割

36、數(shù)、選擇區(qū)域和記錄、以及 所使用地優(yōu)化方法等 .對某些方法可采用預(yù)測試地方法以選擇最好地兩分方法 .一旦在 Partition Grid 控制面板上設(shè)置了所有你都滿意地參數(shù)，點 Partition 按鈕，將網(wǎng)格用所選 地兩分方法和優(yōu)化方法分割成所需要地數(shù)量 . 在菜單欄上選 ParallelPartition. ，彈出 Partition Grid 控制面板 （并行求解器見圖 28.4.3，連續(xù)求解器見圖 28.4.4），可在上面設(shè)置所有相關(guān)地輸入?yún)?shù) . Figure 28.4.3:并行求解器上地 Partition Grid 控制面板 Figure 28.4.4:連續(xù)求解器上地 Parti

37、tion Grid 控制面板 1. 在 Method 下拉菜單里選取兩分方法，此方法在 28.4.4 節(jié)詳細介紹 . 2. 在 Number 里設(shè)置你想要分割地整數(shù)值 .可以用計數(shù)箭頭來增加或減小這個值，也 可直接鍵入某整數(shù)值 .此數(shù)值必須是整數(shù)，且是并行計算處理器數(shù)地倍數(shù). 3. 可為每個單元分別選取不同地網(wǎng)格分割方法，也可以利用 Across Zones 讓網(wǎng)格分 割穿過區(qū)域邊界 .推薦不采用對單元進行單獨分割（關(guān)閉 Across Zones 按鈕 ），除非 是溶解過程需要不同區(qū)域上地單元輸出不同地計算信息（主區(qū)域包括固體和流體區(qū) 域）. 4. 如果你想單元將 mesh 里所有地非等形網(wǎng)格

38、接觸面都圍繞起來，并且在計算地過程 中始終在同一個分割里，可選擇Encapsulate Grid Interfaces .當(dāng)有滑移或網(wǎng)格被調(diào) 整時，網(wǎng)格接觸面必須被壓縮，則當(dāng)前網(wǎng)格為滑移網(wǎng)格時， Encapsulate Grid Interfaces 選項總是被選中地 .如果 case 文件中含有在計算過程中自適應(yīng)地非等形 接觸面，就 不得不在連續(xù)求解器中選擇 Encapsulate Grid Interfaces 和 Encapsulate for Adaption 選項來分割它 . 5. 如果在連續(xù)求解器中選擇 Encapsulate Grid Interfaces 選項， Encapsu

39、late for Adaption 選項也被選中了 .當(dāng)選中此選項時，單元附加層將被壓縮，因此并行時就 不必進行單元傳遞了 . 6. 可用 Optimizations 下地選項來激活和控制想采用地優(yōu)化方法. 通過選中 Do 按鈕來 激活 Merge 和 Smooth 格式 .可為每個格式選擇 Iterations 數(shù) .當(dāng)遇到合適地標(biāo)準(zhǔn)或 迭代最大數(shù)已被執(zhí)行完時就會應(yīng)用每一個優(yōu)化格式 .若 Iterations 數(shù)為 0，則一完 成就會應(yīng)用優(yōu)化格式，而沒有迭代最大數(shù)地限制 . 7. 若選取 Principal Axes 或 Cartesian Axes 方法，可在實際分割之前對不同兩分方 向進

40、行預(yù)測試以提高分割性能 .用預(yù)檢則開啟 Pre-Test 選項，見 28.4.4 節(jié) . 8. 在 Zones 和 Registers 列表里，選擇所想分割地分區(qū)和記錄表 .大多數(shù)情況下，選 擇所有地 Zones （默認(rèn) ）分割整個區(qū)域，詳細說明在下面介紹. 9. 點擊 Partition 按鈕分割網(wǎng)格 . 10. 若感覺新地分割比先前地 （網(wǎng)格已被分割 ） 更好，可點擊 Use Stored Partitions 按鈕 激活上次存儲地單元分割 （ 保存一個 case 文件就會存儲最后一次進行地單元分 割 ），用于當(dāng)前地計算中 . 用區(qū)域或記錄表分割 對單元分區(qū)和記錄表地分割約束性可使你對一個

41、域地子域采用不同地分割方法.例如， 你地幾何形狀包含一個連接到矩形管道地圓柱實體，則可以用 Cylindrical Axes 方法分割 圓柱體，用 Cartesian Axes 方法分割矩形管道 . 如果圓柱體和矩形管道位于不同地單元區(qū)域，可一次選一個作所需地分割.如果它們不 是在兩個不同地單元區(qū)域，就可以用函數(shù)為每個區(qū)域標(biāo)記調(diào)整后地單元，生成一個單元記 錄表 （基本上是一個單元列表 ）.這些函數(shù)根據(jù)物理位置、單元體積、某變量地梯度和等值、 及其他參數(shù)標(biāo)記單元 .第 23 章介紹了如何進行標(biāo)記， 23.9 節(jié)提供用不同地記錄表生成新地 記錄表地方法，一旦生成就可用上述方法進行分割了 . !使用

42、Flue nt地并行版本或分割方法選用Metis時不能使用分區(qū)和記錄表分割網(wǎng)格 分割報告 若網(wǎng)格已被分割，和分割程序有關(guān)地信息就會顯示在控制窗口里.默認(rèn)情況下，求解器 打印產(chǎn)生地分割數(shù)，單元、面、接觸面和面曲率變量地最小值和最大值.如果將 Verbosity 從默認(rèn)地1增加到2，所用分割方法，分割 ID，單元、面和接觸面地數(shù)量，以及每個分割 上地接觸面地曲率也會顯示在控制窗口上.如果將 Verbosity 減小到 0，僅有產(chǎn)生地分割數(shù) 和分割所需時間被顯示 . 若分割完成后也可以將一部分信息顯示出來. 在并行求解器上點 Print Active Partitions 或 Print Store

43、d Partitions ， Fluent 就會在控制窗口上顯示分割I(lǐng)D ，單元、面和接觸面地數(shù) 量，以及每個活動或存儲地分割上地接觸面地曲率在連續(xù)求解器上點 Print Partitions，也 可獲取相同地信息 . ! 再次提醒：若感覺新地分割比先前地（網(wǎng)格已被分割 ）更好，可點擊 Use Stored Partitions 按鈕激活上次存儲地單元分割 （保存一個 case 文件就會存儲最后一次進行地單元 分割 ），用于當(dāng)前地計算中 重新設(shè)置分割參數(shù) 如果想修改所設(shè)置地分割參數(shù)，通過點 Default 按鈕就會返回到 Fluent 默認(rèn)地設(shè)置， Default按鈕被點后就會變?yōu)镽eset按

44、鈕.Reset可使你返回到最近保存地設(shè)置像點Default 按鈕前設(shè)置地數(shù)值 ），被點后就會變?yōu)?Default 按鈕 28.4.4 網(wǎng)格分割方法 并行程序地網(wǎng)格分割有三個主要目標(biāo)： 生成等數(shù)量單元地網(wǎng)格分割 . 使分割地接觸面數(shù)最小減小分割邊界面積 . 使分割地鄰域數(shù)最小 . 平衡分割 （平衡單元數(shù) ）可確保每個處理器有相同地負載，分割被同時傳輸.既然分割間 地傳輸是強烈依賴于時間地，那使分割地接觸面數(shù)最小就可以減少數(shù)據(jù)交換地時間.使分割 地鄰域數(shù)最小，可減少網(wǎng)絡(luò)繁忙地機會，而且在那些初始信息傳輸比較長信息傳輸更耗時 間地機器來說尤為重要，特別是對依靠網(wǎng)絡(luò)連接地工作站來說非常重要. Flue

45、nt 里地分割格式是采用兩分地原則來進行地，但不象其他格式那樣需要分割數(shù)， 它對分割數(shù)沒有限制，對每個處理器都可以產(chǎn)生相同分割數(shù)（也就是分割總數(shù)是處理器數(shù)量 地倍數(shù) ）. 兩分法 網(wǎng)格采用兩分法則進行分割.被選用地法則被用于父域，然后利用遞歸應(yīng)用于子域.例 如，將網(wǎng)格分割成四部分，求解器將整個區(qū)域（父域 ）對分為兩個子域，然后對每個子域進 行相同地分割，總共分割為四部分.若將網(wǎng)格分割成三部分，求解器先將父域分成兩部 分一一一個大概是另一個地兩倍大一一然后再將較大子域兩分，這樣總共就分為三部分 網(wǎng)格可用下列地任一方法進行分割.最有效地方法是和求解問題有關(guān)地，所以可試用不 同地方法，直至某一個適合

46、所求解問題，2843節(jié)介紹了分割策略. Cartesian Axes：兩分基于笛卡兒坐標(biāo)系地單元區(qū)域（見圖28.4.5）.它兩分父域，所有子域 都垂直于活動區(qū)域最長軸方向 因此也被稱為坐標(biāo)兩分 Cartesian Strip： 采用坐標(biāo)兩分，但嚴(yán)格垂直于父域最長軸方向 （ 見圖 28.4.6） .可用這種方 法使分割鄰域數(shù)最小 . Cartesian X-, Y-, Z- Coordinate ： 兩分基于所選笛卡兒坐標(biāo)系地區(qū)域 .它兩分父域，所有子 域都垂直于指定方向 （ 見圖 28.4.6） . Cartesian R Axes :兩分區(qū)域，使得從單元中心到笛卡兒軸（x, y或z）地徑向距

47、離最短，這 樣開始接觸面積最小 .此種方法限用于 3D 情況 . Cartesian RX-, RY-, RZ-Coordinate :兩分區(qū)域，使得從單元中心到所選笛卡兒軸（x，y或 z）地徑向距離最短.此種方法限用于3D情況. Cylindrical Axes :兩分基于單元柱坐標(biāo)系地區(qū)域，此方法限用于 3D情況. Cylindrical R-, Theta-, Z-Coordinate ：兩分基于所選柱坐標(biāo)系地區(qū)域,此方法限用 3D 情況 . Metis :用METIS軟件包分割不規(guī)則圖形，這是由Army HPC研究中心和 Minnesota大學(xué)地 Karypis和Kumar提出地.它采

48、用多級近似將精細圖形上地點和邊結(jié)合形成一副粗糙地 圖形，這副粗糙圖被分割，再回復(fù)到原始圖形 . 在使變粗糙和恢復(fù)地過程中，此方法被 用于高質(zhì)量分割 . !值得注意地是用socket版本（-pnet）時，不能用METIS進行分割在這種情況下， 可用下面地分割濾波器進行 METIS 分割 Polar Axes :兩分基于單元極坐標(biāo)系地區(qū)域（見圖2849），此方法限用于 2D情況. Polar R-Coordinate, Polar Theta-Coordinate ： 兩分基于所選極坐標(biāo)系地區(qū)域 （ 見圖 28.4.9），此方法限用于2D情況. Principal Axes: 兩分基于主軸坐標(biāo)系地

49、區(qū)域 （ 見圖 28.4.7）. 若主軸是笛卡兒軸時，即是 Cartesian bisection. 此原則也要考慮力矩、慣性矩或慣性力矩.它是 Fluent 里默認(rèn)地兩分 方法 . Principal Strip : 采用力矩兩分，但嚴(yán)格垂直于父域最長主軸方向 （見圖 28.4.6） .可用這種 方法使分割鄰域數(shù)最小 . Principal X-, Y-, Z-Coordinate : 兩分基于所選主坐標(biāo)系地區(qū)域 （ 見圖 28.4.8） . Spherical Axes: 兩分基于單元球坐標(biāo)系地區(qū)域，此方法限用于 3D 情況 . Spherical Rho-, Theta-, Phi-Co

50、ordinate : 兩分基于球坐標(biāo)系地區(qū)域，此方法限用于 3D 情況 . Figure 28.4.5: 用 Cartesian Axes 方法產(chǎn)生地分割 Figure 28.4.6: 用 Cartesian Strip 或 Cartesian X-Coordinate 方法產(chǎn)生地分割 Figure 28.4.7: 用 Principal Axes 方法產(chǎn)生地分割 Figure 28.4.8: 用 Principal Strip 或 Principal X-Coordinate 方法產(chǎn)生地分割 Figure 28.4.9: 用 Polar Axes 或 Polar Theta-Coordina

51、te 方法產(chǎn)生地分割 優(yōu)化 優(yōu)化可以提高網(wǎng)格分割地質(zhì)量.垂直于最長主軸方向地兩分方法并不是生成最小接 觸邊界地最好方法，pre-testi ng 操作可用于在分割之前自動選擇最好地方向 迭代地優(yōu)化格式主要有: 光滑 通過分割間交換單元地方式使分割接觸面數(shù)最小.此格式貫穿分割邊界，如果接觸邊界 面消失就傳到相鄰分割 . 合并 從每個分割中消除孤串 .一個孤串就是一組單元，組里地每個單元至少都有一個面是接 觸邊界 .孤串會降低網(wǎng)格質(zhì)量，導(dǎo)致大量傳輸損失. Figure 28.4.10: 光滑優(yōu)化 Figure 28.4.11: 合并優(yōu)化 一般，Smooth和Merge是相對比較節(jié)省資源地優(yōu)化方法.

52、 預(yù)測試 如果選 Principal Axes 或 Cartesian Axes 方法，可在實際分割之前對不同兩分方向進 行預(yù)測試以提高分割性能.如果不用預(yù)測試（默認(rèn)），F(xiàn)lue nt會采用垂直于長主軸方向地兩分 法. 如果選用預(yù)測試，在 Partition Grid 控制面板上點 Partition 按鈕或用自動分割讀入網(wǎng) 格時都會自動運行預(yù)測試 .它將測試所有地坐標(biāo)方向，最后選擇使分割接觸面最少地兩分法. 使用預(yù)測試將增加分割所需地時間.相比不進行預(yù)測試，對 2D 問題將增加 3倍時間， 對 3D 問題將增加 4 倍時間 . 使用分割過濾器 象上面提到地，在 Auto Partition

53、Grid 和 Partition Grid 控制面板里可使用通過過濾 器地 METIS 分割方法 .對未分割地網(wǎng)格使用 METIS 分割方法，在菜單欄選 FileImportPartitionMetis. ，F(xiàn)luent 就會用 METIS 分割網(wǎng)格，然后將分割讀入求解器.分割 數(shù)要和處理器數(shù)相等，然后再進行模型定義和求解 . ! 直接通過分割過濾器引入到并行求解器里需要主機有足夠地內(nèi)存運行 .否則在單機上 運行就需要單機有足夠地內(nèi)存 .可以在有足夠內(nèi)存地機器上啟動并行求解器，重復(fù)上面地步 驟，也可以在新機器上手動運行過濾器，然后再將分割地網(wǎng)格讀入主機上地并行求解器 . 用分割過濾器手動分割網(wǎng)

54、格，使用如下命令： utility partition input-filename partition-count output-filename 其中 input-filename 是要被分割網(wǎng)格地文件名， partition-count 是需要分割地數(shù)量， output-filename 是被分割網(wǎng)格地文件名 .然后就可以將分割地網(wǎng)格讀入求解器（ 使用標(biāo)準(zhǔn)地 File/Read/Case. 菜單方式 ），再進行模型定義和求解 . 用 File/Import/Partition/Metis. 將一個未分割地網(wǎng)格引入并行求解器里， METIS 分割 整個網(wǎng)格 .也可用 File/Import

55、/Partition/Metis Zone. 單獨分割每個單元分區(qū) . 這種方法可用于平衡工作負載 例如，如果一個 case有一個流體分區(qū)和一個固體分區(qū)， 則單獨分割每個分區(qū)會使工作負載更平衡 . 28.4.5 檢查分割 分割網(wǎng)格后，要查看分割信息，并從圖形上檢查分割 . 解釋分割統(tǒng)計表 自動或手動分割完成后需要顯示報告 .在并行求解器里，在 Partition Grid 控制面板里 點 Print Active Partitions 或 Print Stored Partitions 按鈕，在連續(xù)求解器里點 Print Partitions 按鈕 . Fluent 在并行時是區(qū)分活動單元分割

56、和存儲單元分割這兩種單元分割格式地.初始兩者 都被設(shè)為讀入case文件建立地單元分割如果用Partition Grid重新分割網(wǎng)格，新地分割就 是指存儲單元分割 . 要是其成為活動分割，在 Partition Grid 控制面板上選 Use Stored Partitions按鈕活動單元分割被用于當(dāng)前計算中，而存儲單元分割用于保存一個case文件 情況這種區(qū)別可讓我們在某一臺機器或網(wǎng)絡(luò)上分割一個case,而在另一臺機器上求解它基 于這兩種格式地區(qū)別，在不同地并行機上，可以用一定數(shù)量地計算節(jié)點將網(wǎng)格劃分為任意 不同個數(shù)地分割，保存 case文件，再將它加載到指定機器上 在連續(xù)求解器里選 Prin

57、t Partitions ，就可獲得存儲分割地信息 由分割程序產(chǎn)生地輸出包括遞歸地劃分和迭代優(yōu)化程序地信息它是最后分割網(wǎng)格地信 息，包括分割 ID ，單元數(shù)、面數(shù)、接觸面數(shù)、每個分割上接觸面地曲率、相鄰分割數(shù)，以 及單元、面、接觸面、鄰域、平均單元、面曲率和球面曲率變量球面曲率變量指地是當(dāng)前 分割地各個量地最小值和最大值例如，在下面例子中，分割0 和 3 有最小地接觸面數(shù) （10），分割1和2有最大地接觸面數(shù)（19），因此這個變量是10-19. 開啟負載平衡時，就是要使接觸面曲率變量和球接觸面曲率地值較小 Partitions: P CellsI-Cells Cell Ratio Faces

58、I-Faces Face Ratio Neighbors 0134100.075217100.0461 1 137 19 0.139 222 19 0.086 2 2 134 19 0.142 218 19 0.087 2 3 137 10 0.073 223 10 0.045 1 Partition count = 4 Cell variation= (134 - 137) Mean cell variation = ( -1.1% - 1.1%) Intercell variation = (10 - 19) Intercell ratio variation = ( 7.3% - 14.

59、2%) Global intercell ratio = 10.7% Face variation = (217 - 223) Interface variation = (10 - 19) Interface ratio variation = ( 4.5% - 8.7%) Global interface ratio = 3.4% Neighbor variation = (1 - 2) Computing connected regions。type AC to interrupt. Connected region count = 4 將一個case文件讀入并行求解器里，分割 ID要和

60、計算節(jié)點ID相對應(yīng).當(dāng)一個case文 件里地分割數(shù)要比計算節(jié)點數(shù)大時，假如 M 是分割數(shù)和計算節(jié)點數(shù)地比例，則計算節(jié)點 0 上地分割I(lǐng)D為0 (M-1)，計算節(jié)點1上地分割I(lǐng)D為M (2M-1)，依此類推. 在圖形上檢查分割 要進一步獲得分割信息，選擇DisplayContours. ，可以繪出網(wǎng)格分割地等值圖，如圖 28.4.5 28.4.9所示 . 要顯示活動單元分割或存儲單元分割，選擇 Contours Of 下拉列表里地 Cell Info. ， 然后選 Active Cell Partition 或 Stored Cell Partition ，并關(guān)閉 Node Values 地顯示