随着E级计算时代的到来，以“CPU+加速器”异构架构为特征的超级计算已成为国际主流模式。计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）作为超大规模超算应用的重要领域之一，迎来了前所未有的发展机遇和严峻的技术挑战。

一方面，由于超算性能的不断提升，CFD软件所能求解的流动问题越来越复杂、规模也越来越大，传统上因算力限制而无法求解的流动问题有了数值模拟的可能性；另一方面，异构计算与传统CPU同构计算在并行原理、并行编程模型以及编程工具方面都有较大的差异，且不同异构架构之间也有区别，这些问题加大了应用程序开发和移植的难度，使得当前很多CFD软件并没有充分发挥出基于异构架构的超算算力优势。

为了拓展国产超算应用生态，提高超算中心DCU加速卡利用率，助力复杂计算流体力学问题科学研究与实际工程应用，国家超级计算成都中心（以下简称：成都超算中心）联合四川天府流体大数据中心开展了“风雷软件”DCU适配工作，并在“城市建筑风环境模拟”项目中取得了重要进展。

成都超算中心

异构算力赋能

提升计算效率，助力大规模高精度数值模拟

红星新闻记者了解到，国家数值风洞风雷软件（PHengLEI，Platform for Hybrid ENGineering simulation of flows）是中国空气动力研究与发展中心（CARDC）研发的、具有自主知识产权、面向流体工程的混合CFD 平台，是目前唯一同时具备结构／非结构求解器的工业级流体仿真开源软件，于2020年12月面向全国正式开源。软件团队于2023年入驻四川天府流体大数据中心。

风雷软件以面向对象的设计理念，采用C++语言编程。为了适应结构网格、非结构网格、混合网格、重叠网格等不同网格类型，设计了具有良好通用性、可扩展性的体系结构和数据结构，实现了在同一软件平台上，同时兼容结构求解器和非结构求解器。主要功能包括：航空航天飞行器设计、复杂地形风环境模拟、污染物扩散仿真、风力机设计与风能评估。

风雷软件作为国产开源CFD软件的龙头产品，对计算效率有着强烈的需求。成都超算中心CAE事业部的技术工程师们联合风雷软件开发人员，克服了自动化编译依赖特定版本编译器、HIP文件编译报错等一系列问题，成功实现了风雷程序在成都超算中心多DCU卡并行。

算例计算结果表明，适配后的风雷软件版本在成都超算中心集群上DCU与CPU版本收敛过程一致，计算结果吻合，单DCU卡相比超算平台单核CPU具有100倍以上加速效果。

城市建筑风环境模拟

助力城市精细化管理

随着全球经济高速发展，各地城市化进程普遍加快，原有自然环境被现代城市物质空间所取代，新的城市微气候日渐形成。城市建筑风环境对现代高层林立的城市街区规划和设计的重要性日益凸显。

不良的建筑风环境会对周边行人的健康和安全带来潜在威胁。凭借成都超算中心强大的异构算力和大规模数据处理能力，DCU版本的风雷软件能够快速而准确地模拟复杂地形气象环境下城市建筑群风场分布问题，从而为城市规划和建筑设计提供科学依据和决策支持。

此外，该软件还可以在环境污染防治、灾害预警等多个方面为城市规划和设计提供更准确的数据和科学的决策支持，助力城市绿色发展。

未来，成都超算中心将联合四川天府流体大数据中心进一步开展风雷软件超大规模异构并行CFD数值模拟研究，拓展国产CFD应用边界，打造全链条自主可控的国产超算+国产工业软件示范性行业应用，在复杂地形城市风场高精度模拟、环境污染防治等多个方面助力城市实现精细化管理，赋能超大规模城市的可持续发展。

红星新闻记者 彭祥萍

编辑 成序

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