计算机各硬件如何影响计算效率-CFD仿真工作站配置建议
随着科技的发展和计算需求的不断增加，高性能计算已经成为许多领域的重要工具。无论是科学研究、工程模拟还是人工智能等领域，高性能计算都扮演着重要角色。一台配置适合高性能计算的电脑无疑可以提高计算效率，为用户带来更好的计算体验。本文将指导您如何选择适合高性能计算的电脑配置。
那些硬件对CFD软件计算效率的影响是怎样的？
（1）CPU
对于CPU的参数，个人认为这是影响CFD仿真软件最大影响了。CFD计算速度一般随着CPU的核数和基准频率（主频）的增加是逐渐增加；但是我们在选择硬件配置时，不能光追求CPU核心数，还要注意CPU主频，核数相同条件下，选高频率CPU。一般来说，选CPU核数与主频的平衡性较佳的CPU配置，不能cpu核心数多，但是主频很低，或者cpu核心数不多，主频很高。如果经费比较富裕的话，当然可以既要还要了，更多核数且主频高的CPU。关于CPU，有双线程和超频这两个对仿真速度影响较大的技术，具体如下所示：
分布式内存并行处理（DMP）假定每个处理器的物理内存是独立于其他处理器的，这类系统的并行处理需要某种形式的消息传递软件，在多个内核之间交换数据，多机并行（多个电脑同时计算一个任务）肯定采用DMP。
（2）硬盘
我们都知道CFD计算过程中，最频繁的工作就是读写，需要频繁的向硬盘存取数据，主要包括Temp和Result文件，因此主运算硬盘（计算时仿真文件放置的硬盘）尽量选用速度快的硬盘，固态硬盘（SSD）优于机械硬盘（HDD），同时内存越大，同时需要存取的文件越多，越需要高速硬盘。（3）GPU
GPU我们常说的显卡，显卡性能主要CFD计算后我们通过这些仿真软件自带的后处理或者tecplot等后处理软件对结果进行展示和操作产生影响。对计算过程没有影响.总结GPU影响的操作：复杂模型的交互操作、大规模网格显示效果、动态场图生成与显示。GPU拥有数以千计的核心，擅长浮点运算，可以高效的处理并行任务，而CPU除了负责浮点运算外，还有很多指令集负载，运算功能更丰富，结构更复杂，但核心数不多。是否支持GPU加速，与算法求解的数据相关性、数据结构的复杂程度有关。因此，有的软件不支持GPU加速，有的支持。具体看软件介绍。比如说ANSYS家的软件一般支持GPU加速，但是有的显卡还不支持，只支持部分显卡：AMD InstinctTM：MI250、MI210等NVIDIA Quadro: RTX6000、RTX8000、GV100、GP100一般初学者主要用来学习一些标准算例，跑跑简单的数值模型或者老手调试算例。一般只会运行一个计算任务。因此对于这类群体来说，CPU选择当年的因特尔酷睿系列或者AMD的锐龙R系列的就能满足要求。内存的话固态1T，500G是C盘做系统盘，500G做软件安装盘，再加几个T的机械做存储就可以。或者小土豪们可以买个游戏本，既可以闲暇时光玩游戏，又可以学习学习CFD，跑跑算例，调调模型。各大厂游戏本：联想拯救者、惠普暗影和光影精灵、戴尔游匣、神州战神、华硕天选、宏碁掠夺者等。对于大课题组、个人仿真工作室、小微企业登刚开始建立CFD能力的团体来说，CFD计算主要使用工作站或者小服务器作为CFD计算设备就行。小服务器多些核心数就行，CPU品牌选择因特尔的至强金牌、银牌中核数较多的64核或96核的CPU或者AMD霄龙系列CPU，基准频率最好3GHz以上，三级缓存必须达到64Mb以上，GPU根据前面讲到的进行选配，硬盘仍是固态（1T,用来放系统、软件）加机械（容量依据你的计算数据的多少定）。CPU：因特尔至强或者AMD肖龙 CPU （96核，192线程，基础频率必须大于3.0GHz, Turbo 3.70GHz，三级缓存必须大于64MB L3 Intel Smart Cache）；3UPI系统总线最大支持 16GT/s）TDP最高330W；最大内存通道：8GPU：个人推荐英伟达的，其他也可（主要关乎你数值模型的前后处理）内存：RECC DDR* 尽量是5， 频率至少大于3200MHz 16*8主板：大厂双路主板就可以（选双路主要是方便后期升级，节约成本）硬盘：固态+机械（自己看着来，C盘和软件安装盘要是固态）（服务器的固态比较贵） 对于大型科研单位或者企业或需要进行大规模仿真的实验室而言，需要用到大规模HPC集群甚至更大规模的数据中心，这种有更加专业的HPC平台团队来了,这里就不多说了。 其实，CFD数值计算依据我们所使用的工具的不同，在工作站性能和配置方面略有差异。目前动力电池热管理仿真分析主流的仿真软件为西门子旗下的STARCCM和Ansys家族下面的Fluent。那么对于主流的储能或者动力电池热管理仿真，STARCCM和Fluent主要对于处理器和内存要求较高， 当然，电池热管理仿真CFD工作站的配置最主要是和你的数值模型计算量密切相关。最主要是和网格量多少、求解器的类型有关，下面我以常规电池热管理仿真计算，网格数量级别在500w-1500w，和复杂工况（考虑电芯内部结构）热管理计算，网格数量级别在1500w-3000w。推荐计算服务器配置如下：目前笔者使用的工作站内存320G,内核56。
此外对于目前行业内的大型集装箱CFD热场计算，网格数量达到亿的级别，建议还是通过云服务器比较划算。
最后对于电池热管理研究学习人员，个人建议内存32G，内核12，作为比较适中的配置，可按照自己需求上下浮动配置
1.处理器 Star CCM 和Fluent都是是一款多线程、多核心优化的软件，因此强大的多核心处理器是至关重要的。推荐选择高性能的英特尔(Intel)或 AMD 处理器，如英特尔 Xeon 或 Core i9 系列，或 AMD Ryzen 9系列。常规计算至少需要24核心，但对于大规模和复杂仿真,为了更好的性能，推荐选择56核心及以上的处理器，还有现在大部分CPU都是双线程，个人建议关掉。
2. 内存 在处理大规模仿真时，足够的内存是非常重要的。常规推荐内存容量为196GB，但对于大规模和复杂仿真，256GB或更多的内存将更为理想。高速内存(DDR4 3200MHz及以上)能够提高数据传输效率，进一步提升仿真性能。
3.显卡 尽管Star CCM /FLUENT软件主要依赖于处理器进行仿真计算，但部分任务仍能够通过显卡进行加速。选择 款高性能的NVIDIA或AMD显卡,如NVIDIA Quadro 或 AMD Radeon Pro 系列，以提高图形性能和加速部分计算任务。
4. 存储 Star CCM/fluent软件外理大量数据，因此快谏和大容量的存储是关键。推荐选择高速固态硬盘(SSD)作为系统盘和软件安装盘，以及大容量的机械硬盘 (HDD)用于存储仿真数据。SSD可提供快速的数据读写速度，从而加速仿真启动和数据后处理过程。
上面的这些配置综合下来应该差不多5-10万块左右，自己在购买的时候可以作为一个参考和比较。上述提供的建议是一般性的，要想最大程度的发挥工作站对于特定CFD工具的计算潜力，你就需要你花费心思根据你的CFD应用的特定要求进行工作站参数调整（会有提升，但是不会很多）。
综合来说，仿真任务通常需要高性能的计算机，包括强大的处理器、足够的内存、高性能显卡和大容量快速的存储等等通过按照上述指南选择适当的硬件配置，用户可以知道Star CCM 软件需要什么样的电脑配置?从而获得更快速、更准确的仿直结果，提言工作效率。
