如何打造一部更好的车？ 需要高性能计算平台支撑

• 2021-06-28 15:54:02 来源：中国工业新闻

现在的人们，早已不满足于拥有一部车，而是想要一部更好的车。

什么样的车，才能算得上是更好的车?

绝不仅仅是动力强劲这么简单，易于操控、安全可靠、节省燃油，都是必不可少的考虑因素。而这些都与一门叫做流体力学的科学有关。

在汽车研发时，与流体力学相关的空气动力研究和试验至关重要，既要尽量减少空气阻力，又要保证产生足够的空气下压力，从而带来更好的车辆整体性能。

正因如此，流体力学的大规模仿真计算，已经成为当今汽车行业的研发重器，用以获得最优的产品设计。在此领域的研发创新，则成为主流汽车制造商的核心竞争力之一。

高性能计算平台的支撑

如今，大型汽车制造商几乎每天都在进行空气动力学的仿真和风洞试验，这在很大程度上得益于计算能力的提升，大大提高了CFD软件的可用性。

CFD即计算流体力学，是流体力学和计算机科学相互融合的一门新兴交叉学科，在汽车行业用来模拟车身在行驶中与空气发生的相互作用力。在汽车研发设计过程中，需要通过CFD对外气动风阻、风燥、水管理、空调和发动机热管理进行模拟和研制，从而发现潜在问题，找到最优的设计方案，避免摸着石头过河。

众所周知，进行仿真计算需要处理大量的实时数据，所以对系统的计算能力、数据吞吐能力都有很高的要求，由此成为高性能计算的一个重要应用场景。在汽车研发的流体力学、碰撞试验等方面，高性能计算都在得到广泛应用。

此外，顺应“硬件开放、软件开源”的大趋势，以OpenFOAM为代表的开源CFD软件，正在得到越来越多的使用。对于汽车厂商而言，如何实现OpenFOAM与高性能计算平台的全面适配，成为研发部门和IT部门都要重点考虑的问题。

上海大众的挑战与机遇

这也同样成为上海大众汽车有限公司当下所面临的挑战。

由上汽集团和德国大众合资建设的上海大众，成立于1984年，是我国最悠久的汽车合资企业之一。目前，上海大众旗下拥有大众和斯柯达两大品牌，仅大众品牌的历史累计销量就已经超过2000万。

支撑这一出众业绩的上海大众研发团队，是一支高效率、高素质、具备国际先进水平的队伍，尤其是能够针对中国用户的需求特点进行创新，形成能充分满足中国用户出行需求、创造最佳客户体验的整车研发能力，并在新能源、智能驾驶和移动在线服务等新兴领域具备技术创新能力。

然而，市场的快速发展，新产品的不断涌现，对高性能计算仿真这一研发重器的要求也不断提升，上海大众原有的HPC系统性能已经无法满足研发效率提升的需求。同时，传统CFD商用软件的许可费用高昂，上海大众希望通过采用OpenFOAM来实现研发效率与投资之间的平衡。

面临这些挑战的上海大众研发部门，急需一个新的高性能计算平台，通过与开源软件系统的配合来支持流体力学仿真，并保证与现有集群系统兼容，以方便扩展。

正在此时，基于ARM架构的鲲鹏服务器进入了上海大众的视线，为其带来了一个实现研发创新的新机遇。

鲲鹏HPC集群的价值体现

鲲鹏服务器，推动了算力多样化时代的到来。其高性价比等优势，能更好地满足HPC的场景需要，赢得了诸多行业头部客户的青睐。

目前，上海大众正在创新性地将仿真数据和车体VR相结合，对计算性能要求更高。针对上海大众研发部门流体力学方法团队的需求，华为设计了x86和鲲鹏服务器混合部署的鲲鹏HPC解决方案。

鲲鹏HPC解决方案通过与传统x86 CPU算力组成混合集群系统，来充分发挥鲲鹏多核、高带宽的性能优势，满足其对现有集群系统兼容和资源弹性扩展的要求，并带来了30%的性价比提升。而其一键式集群部署方案，则易管理易维护，降低了运维难度。

特别重要的是，提供的集群管理平台集成了HPC开源软件、函数库、调度器、MPI通信库等软件。丰富的软件生态，可以帮助上海大众研发团队缩短产品开发周期，研发效率同样提高了30%以上。

此外，华为端到端的行业方案能力、丰富的项目实施和部署经验，可以为上海大众提供最优性价比的方案，降低TCO。

IT与研发部门的通力合作

在该项目实施过程中，在华为的支持下，上海大众的IT部门与研发部门展开了通力合作，实现了联合攻关。

华为负责硬件调试和底层技术支持;IT部门负责操作系统、网络和作业调度平台;研发部门负责开源软件数百个库文件与硬件的适配、内存调用和一二级缓存优化，提升并行计算效率。

经过各方的共同努力，上海大众建成了我国汽车行业的首个ARM HPC规模应用，并在作业调度层面实现了与原有x86集群打通，帮助其研发部门的流体力学方法团队完成了OpenFOAM的自主模块化开发和适配，目前有超过半数模块达到了商业软件的计算精度和稳定性，保证了业务的平滑迁移和快速部署。

鲲鹏HPC集群上线后，上海大众研发团队将其率先应用在新车型中，完成了流体力学验收中的外气动风阻和风噪、水管理、空调、发动机热管理开发工作，展开了基于开源软件的产品数字化研发布局。

面向数字化研发的未来，上海大众认识到可视化展示的发展趋势，将继续适配主流开源视频软件，打造可视化生态展示系统。通过Python编写脚本，可以将传统的CFD云图自动上传到服务器，通过HPC计算将可视化结果自动转换并返回结果，以方便工程师对性能直观评价，优化产品设计。

伴随着行业数字化转型步伐的加快，越来越多传统企业开始把数字技术作为自己的创新驱动力。强大的基础算力保障，为各种新兴技术应用提供了有力的支撑，进而帮助企业实现从研发到生产、从营销到服务、从售前到售后的全业务流程数字化。

在此进程中，以鲲鹏为代表的多样化算力平台，正在受到千行百业的青睐，成为企业数字化转型和国家数字经济发展的坚实底座。

标签： 汽车研发 空气动力研究 整体性能 研发重器

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