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浪潮高性能計算:讓煤炭研究“三觀”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,煤炭在我國可預見的長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大課題,對能源安全與霧霾治理等都有著重要意義。與此同時,除了發電和熱利用之外,新興的煤化工(煤制油品、天然氣和烯烴等化工產品)已經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發煤基替代燃料與化工產品也符合我國的戰略利益。

煤炭研究的“三觀”

中國科學院山西煤炭化學研究所是高技術基地型研究所,主要從事能源環境、先進材料和綠色化工三大領域的應用基礎和高技術研究與開發,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,減少加工過程的損耗,以此實現能源的節約。比如說,在能源環境與潔凈煤技術方面,通過對煤加壓氣化和分級轉化技術的研究,人們可以生產合成氣和燃料氣并通過進一步加工得到天然氣和汽油,這種方式可以實現煤炭向清潔能源的轉化。而對高性能碳纖維技術的研究,則可以進一步提供碳纖維的各類性質和產能。目前,碳纖維已在軍事、工業、民用的各個領域取得廣泛應用,如飛機制造等軍工領域、風力發電葉片等工業領域、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、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等,球棒和自行車車架則是民用領域比較典型代表。

為了更好的開展研究,山西煤炭化學研究所基于仿真技術搭建“煤轉化過程仿真平臺”,通過計算機模擬和相關實驗,在微觀-介觀-宏觀層次上研究煤轉化過程中的熱力學和動力學行為,傳遞-流動-化學反應之間的相互作用和耦合行為,為煤轉化核心技術的發展和集成創新提供科學指導和依據,并最終形成煤轉化相關的能源環境新材料與新技術。

在對煤炭催化、反應等工藝的研究過程中,山西煤炭化學研究所發現,原有的設備已無法滿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反應過程計算緩慢,嚴重阻礙了研究的進展。因此,山西煤炭化學研究所迫切需要一個高運算能力、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。同時,該所也希望通過統一的資源調度實現高性能計算云服務,將優勢資源進行共享,按需為課題組科研團隊提供高性能模擬計算資源,為不同研究領域及時交流與協同研究提供基礎信息技術支撐。

浪潮HPC加速“煤三觀”研究

針對山西煤炭化學研究所的需求,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雙精度理論浮點峰值每秒21.12萬億次,存儲系統容量為 231TB,成功的滿足了客戶提出的高性能計算需求。浪潮構建的整個數據模擬計算系統,由40個計算節點、10個大內存計算節點、2臺管理登陸節點、1套并行文件系統存儲、1套全線速FDR IB計算網絡、1套千兆以太網管理網絡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。

浪潮高性能事業部總經理劉軍表示,該系統的構建主要遵從用戶的實際需求,秉承先進性、成熟性、可靠性、以及可擴展性的原則,不僅能夠滿足目前業務的需要,還能適應未來技術發展的趨勢,具備實用性與高性價比特點,可有效保護用戶的投資。此次高性能計算系統的成功構建,再一次說明了浪潮高性能解決方案的獨特優勢。據了解,浪潮在山西煤炭化學研究所的超算平臺中應用了諸多創新技術,如在平衡創新和可靠性上采用了冗余設計方法,每個創新部件都有成熟的產品部件與之對應,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下性能持續穩定。同時,無論是主機系統還是存儲系統都具有模塊化擴展的功能,能使系統進行平滑、線性的擴展。此外,基于浪潮-英特爾中國并行計算聯合實驗室的優勢資源,浪潮并行計算應用軟件的調試、調優架構師根據山西煤炭化學研究所的實際情況,為整套系統的應用予以深度優化,進一步提升了系統運行的速度和效率。

山西煤炭化學研究所負責人表示:“浪潮為我們提供了一套完善的高性價比、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、穩定的計算機服務平臺。”

  
  




責任編輯: 中國能源網