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        浪潮高性能計算:讓煤炭研究“三觀(guān)”更具象

        2014-11-10 09:28:00 5e   作者: 云知秋  
             盡管我國努力調整能源結構,試圖降低煤炭在一次能源中的比重,但是“富煤貧油”的能源礦藏國情決定了,煤炭在我國可預見(jiàn)的長(cháng)期能源結構中仍將占主導地位。因此,如何高效清潔地利用煤炭資源將是我國能源工作面臨的一個(gè)大課題,對能源安全與霧霾治理等都有著(zhù)重要意義。與此同時(shí),除了發(fā)電和熱利用之外,新興的煤化工(煤制油品、天然氣和烯烴等化工產(chǎn)品)已經(jīng)成為一種重要的煤炭利用方式,利用相對豐富的煤炭資源開(kāi)發(fā)煤基替代燃料與化工產(chǎn)品也符合我國的戰略利益。

        煤炭研究的“三觀(guān)”

        中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所是高技術(shù)基地型研究所,主要從事能源環(huán)境、先進(jìn)材料和綠色化工三大領(lǐng)域的應用基礎和高技術(shù)研究與開(kāi)發(fā),其對催化、反應工藝的研究是為了讓煤炭的深加工效率更高,減少加工過(guò)程的損耗,以此實(shí)現能源的節約。比如說(shuō),在能源環(huán)境與潔凈煤技術(shù)方面,通過(guò)對煤加壓氣化和分級轉化技術(shù)的研究,人們可以生產(chǎn)合成氣和燃料氣并通過(guò)進(jìn)一步加工得到天然氣和汽油,這種方式可以實(shí)現煤炭向清潔能源的轉化。而對高性能碳纖維技術(shù)的研究,則可以進(jìn)一步提供碳纖維的各類(lèi)性質(zhì)和產(chǎn)能。目前,碳纖維已在軍事、工業(yè)、民用的各個(gè)領(lǐng)域取得廣泛應用,如飛機制造等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機動(dòng)船、工業(yè)機器人、汽車(chē)板簧和驅動(dòng)軸等,球棒和自行車(chē)車(chē)架則是民用領(lǐng)域比較典型代表。

        為了更好的開(kāi)展研究,山西煤炭化學(xué)研究所基于仿真技術(shù)搭建“煤轉化過(guò)程仿真平臺”,通過(guò)計算機模擬和相關(guān)實(shí)驗,在微觀(guān)-介觀(guān)-宏觀(guān)層次上研究煤轉化過(guò)程中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為,傳遞-流動(dòng)-化學(xué)反應之間的相互作用和耦合行為,為煤轉化核心技術(shù)的發(fā)展和集成創(chuàng )新提供科學(xué)指導和依據,并最終形成煤轉化相關(guān)的能源環(huán)境新材料與新技術(shù)。

        在對煤炭催化、反應等工藝的研究過(guò)程中,山西煤炭化學(xué)研究所發(fā)現,原有的設備已無(wú)法滿(mǎn)足整套模型對運算能力的需求,導致模型中的大量復雜化學(xué)反應過(guò)程計算緩慢,嚴重阻礙了研究的進(jìn)展。因此,山西煤炭化學(xué)研究所迫切需要一個(gè)高運算能力、高穩定性、高安全性的高性能計算平臺,完成復雜的數據模擬計算任務(wù)。同時(shí),該所也希望通過(guò)統一的資源調度實(shí)現高性能計算云服務(wù),將優(yōu)勢資源進(jìn)行共享,按需為課題組科研團隊提供高性能模擬計算資源,為不同研究領(lǐng)域及時(shí)交流與協(xié)同研究提供基礎信息技術(shù)支撐。

        浪潮HPC加速“煤三觀(guān)”研究

        針對山西煤炭化學(xué)研究所的需求,浪潮采用了TS10000高性能計算集群解決方案,系統的整體峰值計算能力達到CPU雙精度理論浮點(diǎn)峰值每秒21.12萬(wàn)億次,存儲系統容量為 231TB,成功的滿(mǎn)足了客戶(hù)提出的高性能計算需求。浪潮構建的整個(gè)數據模擬計算系統,由40個(gè)計算節點(diǎn)、10個(gè)大內存計算節點(diǎn)、2臺管理登陸節點(diǎn)、1套并行文件系統存儲、1套全線(xiàn)速FDR IB計算網(wǎng)絡(luò )、1套千兆以太網(wǎng)管理網(wǎng)絡(luò )以及部署于集群系統中的軟件系統組成,架構合理、性能強大。

        浪潮高性能事業(yè)部總經(jīng)理劉軍表示,該系統的構建主要遵從用戶(hù)的實(shí)際需求,秉承先進(jìn)性、成熟性、可靠性、以及可擴展性的原則,不僅能夠滿(mǎn)足目前業(yè)務(wù)的需要,還能適應未來(lái)技術(shù)發(fā)展的趨勢,具備實(shí)用性與高性?xún)r(jià)比特點(diǎn),可有效保護用戶(hù)的投資。此次高性能計算系統的成功構建,再一次說(shuō)明了浪潮高性能解決方案的獨特優(yōu)勢。據了解,浪潮在山西煤炭化學(xué)研究所的超算平臺中應用了諸多創(chuàng )新技術(shù),如在平衡創(chuàng )新和可靠性上采用了冗余設計方法,每個(gè)創(chuàng )新部件都有成熟的產(chǎn)品部件與之對應,使高性能計算機的可擴展性得到很大的提高,保證了應用飽和狀態(tài)下性能持續穩定。同時(shí),無(wú)論是主機系統還是存儲系統都具有模塊化擴展的功能,能使系統進(jìn)行平滑、線(xiàn)性的擴展。此外,基于浪潮-英特爾中國并行計算聯(lián)合實(shí)驗室的優(yōu)勢資源,浪潮并行計算應用軟件的調試、調優(yōu)架構師根據山西煤炭化學(xué)研究所的實(shí)際情況,為整套系統的應用予以深度優(yōu)化,進(jìn)一步提升了系統運行的速度和效率。

        山西煤炭化學(xué)研究所負責人表示:“浪潮為我們提供了一套完善的高性?xún)r(jià)比、高可用性、高擴展性的計算機集群系統,為我們的科研提供了高效、穩定的計算機服務(wù)平臺。”

          
          




        責任編輯: 中國能源網(wǎng)

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