結構、流體、熱分析、多物理場耦合、電磁模擬硬體配置推薦2018
（一）有限元分析介紹有限元分析（FEA）藉助高效能運算機工具，用“數值近似”和“離散化”方法對真實物理系統（幾何和載荷工況）進行模擬，如求解結構、熱傳導、電磁場、流體力學等連續性問題。
有限元法在工程設計和科研領域得到了廣泛的應用，已經成為解決複雜工程分析計算問題的有效途徑，從汽車到太空梭幾乎所有的設計製造都已離不開有限元分析計算，其在機械製造、材料加工、航空航天、汽車、土木建築、電子電器、國防軍工、船舶、鐵道、石化、能源和科學研究等各個領域的應用普及，已使設計水平發生了質的飛躍。主要模擬計算專業領域瞬態結構模擬、靜態模擬計算、流體模擬計算(CFD）、電磁模擬計算（EM）、多物理場模擬模擬、熱分析、聲波模擬計算等
（二）有限元模擬計算特點分析
1、前後處理器計算過程分析
有限元前處理器是從幾何模型形成物理模型的物理建模（幾何建模）、由物理模型形成數學模型（網格劃分）的數學建模兩個過程，常見有限元分析前處理軟體：
ANSYS SpaceClaim，Meshing，ICEM CFD
Altair HyperMesh
MSC Patran
ANSA
Abaqus /CAE
Siemens Femap
雖然CAE分析工程師大部分時間花費在了有限元模型的建立和修改上，但是分析求解時間卻消耗在工作站或叢集上，所以一個適合自己應用功能強大有限元前處理軟體和一部高效能建模工作站是非常必要的。常見問題：（1）複雜、大型三維模型在讀取和編輯過程，模型卡頓
2結構力學（靜態類）模擬求解計算分析
求解問題對應力、強度、疲勞、耐久模擬分析主要軟體：ABQAQUS /Standard, MSC MARC，Ansys Mechanicl，ADINA，MSC Fatigue主要演算法有限元法為主（Newton-Raphson法），隱式計算模式，迭代密集硬體配置特點：CPU多核並行度較高，記憶體相對大，硬碟io要求高
3流體力學模擬求解計算分析求解問題計算流體動力學模擬分析主要軟體：ANSYS Fluent，ANSYS CFX,西門子 STAR CCM+
主要演算法有限體積法為主（顯式/隱式或混合模式計算模式）硬體配置特點：CPU多核並行度高，部分支援GPU加速，記憶體相對小，無硬碟io要求4多物理場耦合模擬計算分析求解問題結構、流體、熱等耦合模擬分析主要軟體：Comsol Multiphysics ，ANSYSMultiphysics
主要演算法有限元法分析、有限體積法、邊界元法和粒子追蹤方法等（混合模式）硬體配置特點：CPU多核並行度高，記憶體容量大，硬碟io一般，無GPU加速
5電磁模擬模擬計算特點與硬體配置分析求解問題電磁場及耦合模擬分析主要演算法有限元法，時域與頻域全波求解（MoM、FDTD、FEM 和 MLFMM）等主要軟體：ANSYS HFSS ，Maxwell，Feko，CST，硬體配置特點：CPU多核並行度高，GPU加速顯著，記憶體容量相對大，硬碟io一般3、後處理計算特點後處理模組可將計算結果以彩色等值線顯示、梯度顯示、向量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結構內部）等圖形方式顯示出來，也可將計算結果以圖表、曲線形式顯示或輸出圖形生成：基於OpenGL圖形介面軟體：與前處理軟體一體，見不同CAE軟體商家
(三) 有限元建模與求解計算工作站硬體配置
3.1 模擬計算硬體配置歸納
（1）有限元分析建模和求解、後處理
NO | 計算環節 | 解釋 | 計算特點 |
1 | 前處理 | 幾何模型的建立 | 單核計算模式 |
網格生成 | 單核或有限多核計算模式 | ||
2 | 求解 | 結構、流體等問題求解 | 多核計算模式 |
3 | 後處理 | 計算結果輸出，分析 | 單核計算模式 |
（2）工作站單核計算與幾何建模規模參考
NO | 執行核數 | CPU頻率 (單位:GHz) | 單核浮點速度 (單位:億次/秒) | 網格規模估算（單位：萬） | 備註 |
1 | 1 | 2.0 | 320 | 6000 | 單核模式 |
2 | 1 | 2.2 | 352 | 6600 | |
3 | 1 | 2.4 | 384 | 7200 | |
4 | 1 | 2.6 | 416 | 7800 | |
5 | 1 | 2.8 | 448 | 8400 | |
6 | 1 | 3.0 | 480 | 9000 | |
7 | 1 | 3.2 | 512 | 9600 | |
8 | 1 | 3.3 | 528 | 9900 | |
9 | 1 | 3.5 | 560 | 10500 | |
10 | 1 | 3.6 | 576 | 10800 | |
11 | 1 | 3.8 | 608 | 11400 | |
12 | 1 | 4.0 | 640 | 12000 | |
13 | 1 | 4.3 | 688 | 12900 | |
14 | 1 | 4.6 | 736 | 13800 | |
15 | 1 | 4.8 | 768 | 14400 | |
16 | 4 | 4.8 | 3072 | 23040 | 多核模式 |
17 | 6 | 4.4 | 4224 | 23760 | |
18 | 8 | 4.3 | 5504 | 30960 |
（3）CAE模擬計算規模與硬體配置參考
NO | 網格節點 規模 (單位：萬) | 自由度 規模測算(單位：萬) | 動態結構 /流體模擬類 | 靜態結構 /多物理場 耦合/電磁模擬類 | 工作站CPU最低核數測算 | GPU 測算 |
佔用記憶體容量測算 （單位：GB） | ||||||
1 | 100 | 600 | 2 | 4 | 4 | 可算 |
2 | 200 | 1200 | 4 | 8 | 4 | 可算 |
3 | 400 | 2400 | 8 | 16 | 4 | 可算 |
4 | 800 | 4800 | 16 | 32 | 6 | 可算 |
5 | 1600 | 9600 | 32 | 64 | 8 | 困難 |
6 | 3200 | 19200 | 64 | 128 | 16 | 不可算 |
7 | 6400 | 38400 | 128 | 256 | 32 | 不可算 |
8 | 12800 | 76800 | 256 | 512 | 64 | 不可算 |
備註：（1）自由度是以六自由度網格粗算（2）GPU以Nvidia雙精度計算卡為主
3.2 與有限元模擬計算相關UltraLAB工作站機型介紹（1）用於前後處理機型 H360，H490
硬體配置特點：
CPU 4核*5.2GHz，6核5.0GHz，8核4.8GHz圖卡：超高階圖卡系統盤：PCIE-SSD架構主要用途：滿足大型複雜三維建模和網格劃分
（2）用於中大規模模擬計算機型 EX620i，EX620
硬體配置特點：
CPU 雙Xeon Scahlabe 處理器（最大56核，自動超頻加速）記憶體最大1TB
圖卡雙GPU超算，硬碟：PCIe-SSD+8個盤位並行讀寫（限EX620）主要定位 : 顯式計算為主（H610），顯式隱式計算通吃（EX620）
（3）超大規模模擬計算機型Alpha720
CPU 四顆Xeon E7v4（最大96核，自動超頻加速）記憶體最大2TB
圖卡雙GPU超算，硬碟：PCIe-SSD+16個盤位並行讀寫主要定位：所有應用類的超大規模的CAE工程模擬計算，顯式、隱式演算法通吃3.3 UltraLAB有限元分析模擬工作站硬體配置推薦
ANSYS有限元分析多核平行計算碰到很多問題：
情況1 機器核數不斷增加，但求解速度不理想
情況2 機器越貴效能並不高
情況3 機器核數增加，求解時間反倒下降
解釋：不同演算法有不同的計算特點，另外整個求解過程，CPU並不是全部100%的，另外頻率低，核數多，效能一樣上不去
(1) 基於結構模擬計算（隱式演算法）工作站配置方案
隱式演算法計算特點：
對CPU核數線性加速比有限，記憶體容量和硬碟I/O要求高
完美理想的硬體配置原則：
（1）高速計算架構：CPU具備高頻（自動網格劃分）+多核（並行求解）
（2）記憶體：CPU核數：記憶體容量 1:8， （3）高IO讀寫
推薦配置：
No | 產品系列 | 主要配置 | 價格 |
1.1 | UltraLAB EX490 14764-M57TA | intel第7代至尊處理器(12核4.6GHz) /64GB DDR4 2666/512GB閃電盤+7TB並行儲存/QP600 2GB/23"圖顯 | ¥59,990 |
1.2 | UltraLAB EX490 145128-M57TA | intel第7代至尊處理器(16核4.5GHz) /128GB DDR4 2666/512GB閃電盤+7TB並行儲存/QP600 2GB/23"圖顯 | ¥73,500 |
1.3 | UltraLAB EX490 144128-M514TB | intel第7代至尊處理器(18核4.4GHz) /128GB DDR4 2666/512GB閃電盤+14TB並行儲存/QP2000 5GB/23"圖顯 | ¥85,000 |
1.4 | UltraLAB EX620 327256-M528TB | 2*Xeon Gold6150處理器(36核2.7GHz) /256GB DDR4 2666/512GB閃電二代+28TB並行儲存/QP2000 5GB/23"圖顯 | ¥155,500 |
1.5 | UltraLAB EX620 330384-M528TC | 2*Xeon Gold6154處理器(36核3.0GHz) /384GB DDR4 2666/512GB閃電二代+28TB並行儲存/QP4000 5GB/32"2K圖顯 | ¥179,000 |
備註：價格僅供參考
(2) 基於流體模擬計算（顯式演算法）工作站配置方案
顯式演算法計算特徵：
CPU核數線性加速理想，核數越多越好，對記憶體容量、硬碟io要求不高，整個計算過程是同時單核與多核交替進行
完美理想的硬體配置原則：
（1）高速計算架構：CPU具備高頻（自動網格劃分）+多核（並行求解）
（2）記憶體：CPU核數：記憶體容量 1:4
推薦配置：
No | 產品系列 | 主要配置 | 價格 |
2.1 | UltraLAB H490 14664-M5TCA | intel第7代至尊處理器(12核4.6GHz+睿頻4.6GHz) /64GB DDR4 2666/512GB閃電盤+4TB SATA/QP600 2GB/23"圖顯 | ¥47,500 |
2.2 | UltraLAB H490 14564-M5TCA | intel第7代至尊處理器(16核4.5GHz+睿頻4.5GHz) /64GB DDR4 2666/512GB閃電盤+4TB SATA/QP600 2GB/23"圖顯 | ¥52,000 |
2.3 | UltraLAB H490 14496-M5TCB | intel第7代至尊處理器(18核4.4GHz) /96GB DDR4 2666/512GB閃電盤+4TB SATA/QP2000 5GB/23"圖顯 | ¥65,000 |
2.4 | UltraLAB EX620i 227128-M5TCB | 2*Xeon Gold6150處理器(36核2.7GHz) /128GB DDR4 2666/512GB閃電二代+4TB SATA/QP2000 5GB/23"圖顯 | ¥120,000 |
2.5 | UltraLAB EX620i 230192-M5TDC | 2*Xeon Gold6154處理器(36核3.0GHz) /192GB DDR4 2666/512GB閃電二代+6TB SATA/QP4000 8GB/32"2K圖顯 | ¥138,000 |
2.6 | UltraLAB EX620i 234192-MATEC | 2*Xeon Gold8168處理器(48核3.4GHz +睿頻3.7GHz) /192GB DDR4 2666 /1TB閃電二代+8TB SATA/QP4000 8GB /32"2K圖顯 | ¥198,000 |
2.7 | UltraLAB Alpha730 428192-SA14TB | 4*Xeon Platinum 8168(96核2.8GHz) /192GB DDR4/1TB SSD +14TB超級盤/QP2000/32"-2K圖顯 | ¥299,990 |
2.8 | UltraLAB Alpha730 434256-SA28TC | 4*Xeon Platinum 8168(96核3.4GHz) /256GB DDR4/1TB SSD +28TB並行儲存/QP4000/32"-2K圖顯 | ¥399,990 |
2.9 | UltraLAB Alpha730 432384-SA28TC | 4*Xeon Platinum 8180(112核3.2GHz) /384GB DDR4/1TB SSD +28TB並行儲存/QP4000/32"-2K圖顯 | ¥650,000 |
備註：價格僅供參考
（3）基於電磁模擬、多物理場耦合工作站配置方案該型別求解計算特徵：
CPU核數線性加速理想，核數越多越好，對記憶體容量要求高，整個計算過程是同時單核與多核交替進行
完美理想的硬體配置原則：
（1）高速計算架構：CPU具備高頻（自動網格劃分）+多核（並行求解）
（2）記憶體：CPU核數：記憶體容量 1:8
推薦配置：
No | 產品系列 | 主要配置 | 價格 |
3.1 | UltraLAB H490M 14664-M57TA | intel第7代至尊處理器(12核4.6GHz+睿頻4.6GHz) /64GB DDR4 2666/512GB閃電盤+7TB並行儲存/QP600 2GB/23"圖顯 | ¥59,990 |
3.2 | UltraLAB H490M 145128-M57TA | intel第7代至尊處理器(16核4.5GHz+睿頻4.5GHz) /128GB DDR4 2666/ 512GB閃電盤+7TB並行儲存/QP600 2GB /23"圖顯 | ¥73,500 |
3.3 | UltraLAB H490M 144128-M514TB | intel第7代至尊處理器(18核4.4GHz) /128GB DDR4 2666/512GB閃電盤+14TB 並行儲存/QP2000 5GB/23"圖顯 | ¥85,000 |
3.4 | UltraLAB EX620 227256-M528TB | 2*Xeon Gold6150處理器(36 |