CONVERGE v3.x vs v2.x:计算速度大比拼


CONVERGE 3.x系列版本是对2.x系列版本的一次重大升级。CSI公司调整了软件的架构,重写了整个软件代码,在软件各项功能和性能方面有了巨大的提升。接下来我们将推出系列推文,介绍这两个系列版本的差异,涵盖的主题将包括:软件性能对比,物理模型升级(含燃烧模型,喷雾模型,多相流模型,FSI模型,声学模型,电池模型等),行业应用升级(含发动机缸内,尾气后处理,航空发动机,新能源汽车,风力发电等)。

本期推文主题为两个系列版本计算速度对比。我们对一些典型的应用案例采样分别采用CONVERGE3.0 (以下简称v3.0)和CONVERGE2.4(以下简称v2.4)在相同的硬件条件下进行了计算,并对比两个版本的计算时间和内存消耗。


1.发动机缸内模型


测试模型:GDI模型和气体机模型

求解器:v2.4.34 和v3.0.21

硬件:IBM服务器,搭载Intel(R)Xeon(R) 2.90GHz cpu,每个节点32核


首先我们来看一下基于自带GDI案例的对比结果:

CONVERGE v3.x对比v2.x系列之一:计算速度

从上表对比可以看到,v3.0无论是在计算速度和内存消耗上都有了显著的提升,速度提升31%。不到4小时就完成了一个GDI模型从进气,喷雾,压缩,燃烧的完整循环;内存消耗也减少55%。

下图为平均缸压和放热率对比,可以看到两个版本略有差异。

CONVERGE v3.x对比v2.x系列之一:计算速度


下表为气体机模型计算对比结果:

CONVERGE v3.x对比v2.x系列之一:计算速度


这是国内某商用车发动机制造商研发的一款缸径110mm的天然气发动机,采用SAGE模型加详细反应机理进行燃烧计算,v3.0仅耗时5.3个小时即完成进气、压缩、燃烧、膨胀过程的计算,比v2.4提速38%,内存消耗下降34%。

下图为两个版本的平均缸压和放热率结果,结果一致性良好。

CONVERGE v3.x对比v2.x系列之一:计算速度


通过以上两个发动算例计算结果对比可以看到,v3.0与v2.4相比,无论是在计算速度还是内存缩减方面都有显著提升。v3.0让缸内模型计算时间从过去的以天为量级缩短至数小时的量级。在目前主流硬件条件下,v3.0版一天之内可以完成5-6个缸内模型的计算。而不像过去我们需要花费1-3天来等待一个模型完成计算。因此我们可以进行更多方案的研究,同时缸内全模型的优化计算也完全成为可能。


2.尾气后处理模型

测试模型:某集成式SCR后处理模型

求解器:v2.4.34 和v3.0.21

硬件:IBM服务器,搭载Intel(R)Xeon(R) 2.90GHz cpu,每个节点32核


计算参数对比如下表所示:

CONVERGE v3.x对比v2.x系列之一:计算速度


由于v3.0对SCR模型的改进,这类算例计算速度的提升更加显著,提升幅度达到247%。内存下降也非常显著,v3.0仅为v2.4的二分之一。

CONVERGE v3.x对比v2.x系列之一:计算速度

稳态SCR模型内存消耗对比


3.Gas turbine燃烧室模型

测试模型:自带Lean direct inject FGM steady燃烧室模型

求解器:v2.4.25 和v3.0.9

硬件:IBM服务器,搭载Intel(R)Xeon(R) 1.80GHz CPU,16核并行。

计算参数对比如下表所示:

CONVERGE v3.x对比v2.x系列之一:计算速度


v3.0内存消耗为v2.4的58%, 收敛速度提升156%,从下图的截面温度结果对比来看,两个版本几乎没有差别。

CONVERGE v3.x对比v2.x系列之一:计算速度

4.结论

从以上这些典型案例采用v2.4与v3.0版CONVERGE软件计算对比来看,v3.0版软件无论是在内存节约和计算速度上,相较于v2.4版都有显著的提升。因此我们诚挚的建议目前还在使用v2.4或更早版本的用户,尽快升级到v3.0, 这将为您的工作效率带了一个巨大的提升,从而更好地发挥仿真对于产品开发的价值。


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