TesboFlow · GPU 原生 CFD

几天的算例,一顿饭的工夫。

网格、装配、线性求解、后处理——整条流水线都住在 GPU 上,没有任何一步在等 CPU。稳态或瞬态、RANS 或 LES、动网格或重叠网格:一个可执行文件、一份配置文件,手里有几张卡就用几张。

1 亿网格,算一步,花一秒。

实测:1.1 亿胞 · 8×A100 · 1.5 秒/步

3,000×

对单核 CPU

100×

对 18 核 CPU

真实求解器输出

不是渲染,是解。

每一帧都由 TesboFlow 在 GPU 上算出——几何、湍流尾迹、涡结构。这就是求解器真正产出的结果。

瞬态 · URANSQ 判据常驻 GPU
Ahmed 车体——湍流尾迹的 Q 判据等值面由 TesboFlow 在 GPU 上端到端计算

性能

已经这么快。这块硬件。现在。

四张收据,不是目标。对单核、对 18 核、自研 AMG 对 NVIDIA AmgX、以及一张卡装不下的网格。

3,000×

对单核 CPU

百万胞方腔。单核 CPU 77 s/步。TesboFlow 一张 H200 22.8 ms。

100×

对 18 核 CPU

817 万胞 Ahmed。18 核 CPU 11.4 s/步。TesboFlow 一张 H200 94 ms。

~2×

对 NVIDIA AmgX

自研 AMG。Ahmed,一张 A100,一千步:35 秒对 59 秒,7 焦耳对 11 焦耳。

1 秒

1 亿网格,算一步

1.1 亿胞,8 张 A100,每卡 61.6 GiB,每步 1.5 秒。1 亿网格,算一步,花一秒。

百万胞方腔:对单核 CPU 3,000×。TesboFlow 自研 AMG,六代 GPU。一张 H200:22.8 ms。
817 万胞 Ahmed:对 18 核 CPU 120×。一张 H200:94 ms。
一张 A100 上 Ahmed 一千步:自研 AMG 34.8 秒、7.0 焦耳,对 NVIDIA AmgX 59.2 秒、11.2 焦耳。
5600 万胞,单卡装不下。加卡墙钟仍掉:4 到 8 张 A100,4 到 6 张 H100。

1 亿网格,算一步,花一秒。

实测:1.1 亿胞,八张 A100,每步 1.5 秒,每卡 61.6 GiB。一张 H200,126 GiB,装下 3040 万胞。

容量:八张 A100 上 1.1 亿胞、每卡 61.6 GiB、一步 1.5 秒;一张 H200 上 3040 万胞、126 GiB、807 ms。

测的是什么

四组实测。百万胞方腔对单核。Ahmed 对 18 核。自研 AMG 对 NVIDIA AmgX。一张卡装不下的网格。八张 A100 上 1.1 亿胞,每卡 61.6 GiB,每步 1.5 秒。

同一份百万胞方腔,从 V100 跑到 H200。一个求解器,六代卡。

典型场景,不是合同。对 CPU 集群 100–1000× 仍是目标量级,不是上面这些实测。

求解器出图

我们真正跑过的算例

我们真正跑过的算例。卡片上是求解器出的画面,有静帧也有短片。

中介层冷板

中介层冷板

流道和叠层一起做共轭传热。流体和固体一次求出。

CHT · 已支持

DrivAer

DrivAer

量产外形轿车外流。画面是尾迹,不是阻力系数。

外流 · 尾迹

CAARC 高层建筑

CAARC 高层建筑

大气边界层里的标准高层。侧面脱落,不是一张漂亮渲染。

标准 CAARC 棱柱

球体

球体

人人都做过的钝体。流线绕过去,再往下游走。

标准外流

JEDEC PBGA

JEDEC PBGA

封装尺度的共轭传热。那个热角是加热器,不是贴图。

CHT · 封装级

主动脉

主动脉

患者几何,入口出口做了简化。是流场图,不是临床研究。

非临床

基准

三个数,一行写完

上面三组实测,一行写完。典型场景,不是合同。

算例网格CPU 参照TesboFlow倍数
顶盖驱动方腔,层流100 万胞CPU · 1 核 · 77.0 s/步1× H200 · 22.8 ms/步3,000×
Ahmed 25°,定常 RANS817 万胞CPU · 18 核 · 11.4 s/步1× H200 · 94 ms/步100×
生成的三维盒子1.1 亿胞—8× A100 · 1.5 s/步一步一秒

典型场景,不是合同。算例与硬件见表。

验证体系

我们如何确认结果是对的

正确性由三条独立路径交叉确认:解析解与制造解、公开文献基准、与独立 CPU 求解器逐场对标。

顶盖驱动方腔 Re 100 的中心线速度剖面:曲线为 TesboFlow,散点为 Ghia, Ghia & Shin (1982) 的公开参考值,两者最大偏差 0.0087。
01

解析解与制造解

通道流与方腔流、周期流、瞬态与多层导热、表面张力、静水压、亚格子闭合。

02

公开文献基准

Ghia 顶盖驱动方腔,以及 Ahmed 25° 对 1984 / 2011 风洞带。

03

与独立求解器交叉对标

共轭传热与重叠网格湍流的逐场比对,以及同网格 Ahmed 阻力对 CPU 求解器(−0.2%)。

工作流程

从几何,到结果

三步,一条 GPU 流水线——网格、求解、后处理都在 GPU 上完成。

Ahmed 25°,109 万胞——求解器实际跑的网格中面

第 01 步

定义算例

导入网格——用 TesboMesh 生成 TesboFlow 能直接吃的网格,或用你已有的——再用一个算例配置文件描述物理与边界。

  • TesboMesh 写出带命名边界的 TesboFlow 原生网格,也可导入常见格式
  • 一个配置文件选定全部物理,无需换程序
  • 算例分解,用于多卡运行

Ahmed 25°,109 万胞——求解器实际跑的网格中面

冷板温度场,在 GPU 上求出

第 02 步

在 GPU 上求解

设定压力—速度耦合与湍流模型,整个求解过程都留在 GPU 上。

  • SIMPLE / PISO / PIMPLE,稳态或瞬态
  • RANS 与 LES,被动标量与传热
  • 单卡到多卡,同一份程序

冷板温度场,在 GPU 上求出

球体流线——真正拿来看的场

第 03 步

导出与后处理

结果导出为通用格式,提取你关心的物理量。

  • 可直接用 ParaView 等通用工具打开
  • 力、气动系数与壁面量
  • 运行时日志 + 一键支持包

球体流线——真正拿来看的场

能力

TesboFlow 能做什么

TesboFlow 现在能做什么。典型能力,不是合同。

物理

  • 不可压流动(稳态 / 瞬态)
  • 可压缩流动(压力基 / 密度基)
  • RANS 湍流(k-ε、k-ω SST、壁函数)
  • 大涡模拟(WALE、Smagorinsky、kEqn)
  • 混合 RANS-LES(DES / DDES)
  • 能量方程 / 传热
  • 填料床 / 过滤器阻力(Darcy–Forchheimer)
  • 被动标量输运(可多方程,也可只解标量)
  • 多区域共轭传热(CHT)
  • 多相流(VOF 自由界面)

数值

  • 有限体积离散
  • 压力—速度耦合:SIMPLE / PISO / PIMPLE
  • 高分辨率对流格式
  • 非正交网格修正
  • GPU Krylov 求解器族(含多种预条件)
  • 自研 GPU 代数多重网格
  • 求解前快速初始化(改善起步收敛)

网格与边界

  • 动网格 / 变形网格
  • 重叠(嵌合)网格、多体
  • 刚体运动
  • 周期(cyclic)边界
  • 常见网格格式导入 / 转换

并行与平台

  • 全流程 GPU 原生
  • 多 GPU(任意卡数)
  • 多节点集群
  • 确定性结果:同一算例每次运行结果一致
  • 并行网格读取 + 单文件并行结果写出
  • 同源纯 CPU 版本(无 GPU 环境可部署)
  • 双精度内核,支持混合精度
  • 本地 / 私有部署

工作流

  • 单一可执行 + 算例配置文件驱动
  • 结果导出
  • 可直接用 ParaView 等通用工具打开
  • 易脚本化,支持批量自动运行

交互体验

在浏览器里跑一个求解器

这个风洞是一个实时 GPU 流体求解器。选一个物体,在烟雾、速度、压力之间切换,或者自己画一个障碍物,实时看流场如何响应。

实时流体求解器

交互式风洞实验室

在风洞内拖动鼠标手动阻挡气流,实时观测 Navier-Stokes 流场。

流速: 12.6 m/s (GPU)
13 m/s

GPU 稳定流体求解:512×256 网格,30 步 Jacobi 压力投影保证局部质量守恒(div U = 0),全程在 GPU 上运行。

架构

GPU 原生,而非移植

整条流水线都驻留在 GPU 上,因此每一步迭代都无需 CPU–GPU 往返。速度正来自于此——数据始终待在计算发生的地方。

通过区域分解在多块 GPU 上扩展。同一套代码,既能跑单卡,也能跑多卡,单机或跨集群皆可。

1→NGPUs
单次运行的 GPU 数量,同一套代码
多节点
单机或 HPC 集群
FP64
支持混合精度
tesboflow — terminal
tesbo@gpu-node:~$
GPU Clusteraggregate util 0%
GPU 0
0%42°C
GPU 1
0%42°C
GPU 2
0%42°C
GPU 3
0%42°C

路线

现在已有,以及接下来

已具备
  • 不可压流动
    稳态与瞬态求解器,在标准算例上完成验证。
  • 湍流(RANS / URANS)
    业界标准的湍流建模。
  • 尺度解析湍流
    面向非定常分离流的 LES 与 DES。
  • 动网格
    运动与变形几何。
  • 重叠网格
    用于复杂相对运动的重叠网格。
  • 共轭传热
    多区域流固传热。本页有冷板和 JEDEC 的画面。
  • 可压缩流动
    压力基与密度基。跨声速与超声速。
  • 自由液面 VOF
    VOF 自由界面:溃坝、晃荡、注液。
  • 接下来
  • 自动化 API脚本化的设计扫描与流水线。

应用

用在哪里

航空航天设计

机翼与外形的外部空气动力学——在升力、阻力与尾迹结构上快速迭代。

汽车空气动力学

整车阻力与尾迹研究,配合动网格与重叠网格处理车轮等运动部件。

叶轮机械

旋转叶排与内部流道,用动网格或重叠网格求解。不做冻结转子(MRF)源项:转子是真的在转。

船舶水动力学

船体与推进器流动,周转时间决定你能测试多少个设计。

暖通与通风

房间与封闭空间内的气流、舒适度与污染物输运。

工业流体过程

混合、分配管路与内部流动,服务于设备设计与优化。

部署与支持

在你自己的硬件上运行,并有支持兜底

规划评估前需要知道的事:TesboFlow 在哪里运行、对机器有什么要求、运行失败时如何处理、团队如何上手。

本地部署

自包含的容器镜像或可迁移安装包,解压到普通目录即可,运行在你自己的工作站、服务器或集群上。无需另外安装依赖,也不需要管理员权限。

硬件与环境

Linux 搭配 NVIDIA GPU,覆盖 Volta 至 Hopper 代际。首次运行前可用环境自检确认驱动、GPU 与授权是否就绪。

技术支持

每次运行都会写出自描述日志,一条命令即可收集诊断包。部署协助与算例配置咨询随授权提供。

培训

面向工程团队的课程与教程,从第一个算例到生产流程。

网格可由 TesboMesh 生成:同一套边界名、同一道质量门、同一种文件。闭环——你送几何,我们回网格与质量报告,并可在 TesboFlow 里代跑。

看 TesboMesh

授权按机器签发,在本地校验:无需授权服务器,运行时也不需要联网。

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