全球首个粒子法工程流体云计算仿真平台shonCloud上线内测

上一篇文章推送后，小编收到了很多读者的试用申请和问题咨询。上一篇文章里介绍的shonDy是一个三维无网格流体仿真计算软件云计算 模型，该软件功能完整，可以单独使用，但用户的输入采用了json格式的input deck。这种数据输入方式对于专业用户非常方便，因为文本编辑器操作快速。但是对于初学者，shonDy存在两个重要的问题，一是安装复杂，涉及到并行计算库文件等，需要根据用户的操作系统版本单独进行编译和测试；二是文本界面不够友好，大部分商业软件用户已经适应了界面软件的操作。

为了给用户带来一个好的首次体验，我们为shonDy打造了一个云计算平台shonCloud。简单的说shonCloud是一个web系统，将所有的操作网页界面化，计算资源由服务器控制。主要的优点包括：

（1）无需安装，不依赖于操作系统；

（2）容易访问，登录网页即可使用；

（3）方便管理，用户项目卡片化；

（4）远程调用强大计算资源，不占用用户电脑CPU。

目前最大的缺点是远程的计算资源需要付费使用，目前shonCloud调用的是亚马逊的计算资源。亚马逊公司按CPU时间进行计费。

下图是用户计算项目管理界面。用户登录shonCloud后，可以新建或管理已有的项目。计算项目被卡片化，仅显示项目的关键信息。每个项目卡片的下方是一排操作按钮，可以进行项目“启动”，“停止”和“下载”等操作。用户的项目全部都在云端存储，即使用户在出差途中，也可以通过移动终端查看每个项目的计算进度。一个项目完成计算后，用户需要下载该项目的计算结果，然后使用第三方软件paraview进行可视化处理。

用户“新建”或“编辑”一个项目会进入项目建模界面，可以输入算例的时间步长等控制参数，也可以添加新的流体或固体材料区域（region），每个区域需要上传一个.stl格式的三维几何文件，单位为m。每个区域需要选择材料类型，并设置材料物性参数。例如模拟流体在容器内流动，那么就要对初始的流体形状和容器的形状分别进行几何建模，创建一个流体区域和固体区域。这些区域在计算开始后，都会被自动离散为无数的移动单元，每个单元或者说点都存储有速度，压力等物理量。在建模区的最右侧是一个3D Viewer，用于帮助用户确认几何模型之间的空间位置关系。左侧的树状列表还可以选择添加进出口边界条件，以及简单的后处理sample points。

目前shonCloud已经进入了上线内测阶段。

回到关于上次收到很多关于求解器shonDy的问题咨询，其中一个问题是粒子法相对传统FVM计算方法有什么优势和不同。对于这个问题，这里举众多区别中的一点进行讨论。例如流固耦合问题，一艘船漂浮在水面上，作为刚体的船与水之间相互作用，形成了船的浮动。在传统的FVM方法中，最常用的方法是对流体和固体分开求解，然后将流体的压力场传递给固体，实现单向耦合。虽然FVM方法也可以实现复杂的双向耦合，但是本质上流体和固体区域是分开进行求解的，而且实现起来困难。采用粒子法，流体和固体的压力场是同时在一个矩阵下求解的，能够做到本质上的“耦合”，最重要的是非常简单的操作就可以实现一个船体浮动的计算。由于没有网格，所以不需要复杂的动网格技术等。

另外一个例子是多相流的模拟，下图是使用shonDy对某国家实验室Taylor bubble实验进行的模拟，粒子法本质上对不同相的物质进行跟踪，如果采用传统FVM方法，实际上是通过VOF模型对相界面进行跟踪。

如果读者希望了解更多关于shonDy和shonCloud的信息，可以访问我们的官方网站

| shonDy | meshless fluid dynamics

In CFD, we often talk about boundaries, but I think the only boundary is our imagination.

正文结束，进入聊天模式。去年夏天搭档Martin在新闻上看到中国发布了新的超级计算机神威·太湖之光，非常赞叹中国人能用自己的CPU创造出世界第一的计算机，表示自己的梦想就是有一天能让自己开发的软件在最快的计算机上运行。小编认为，虽然中国已经有了世界上最强大的硬件，但是科学计算软件方面仍然存在短板，很多集群存在无国产计算软件可用的局面。不过国家的发展都有一个过程，最近几年国产核电设计软件发布，自主AI技术遍地开花等，纷纷表明国家在从硬实力逐渐转变为发展更核心的软实力。

（编辑：源码门户网）

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