客戶經常會問，他們應該為SOLIDWORKS Flow Simulation購買什么工作站，以盡可能快地解決他們的計算流體力學（CFD）問題。遺憾的是，這個問題后面往往有一個無法實現的期望，如 "一切都需要在10分鐘內解決"。

注意：雖然有可能捕捉到一個超快的求解時間，但結果的準確性會受到影響。

SOLIDWORKS流體仿真項目的總求解時間受多種因素的影響，如總單元數、項目參數、傳熱效應和收斂目標等等。讓我們通過比較三個不同的CFD項目在各種工作站上的總求解時間來關注一下可能的情況。

一、基準文件

用于基準測試的SOLIDWORKS CAD數據是三個SOLIDWORKS Flow Simulation Tutorial文件： A2共軛傳熱、B4網格優化和C5旋轉葉輪。

教程的PDF文件可以在<SOLIDWORKS Installation folder>\SOLIDWORKS Flow Simulation\lang\english\Docs文件夾中找到。

同樣，基準文件可以在<SOLIDWORKS Installation folder>\SOLIDWORKS Flow Simulation\Examples中找到。

請確保將示例文件復制到C:\Program Files以外的目錄中，以便有讀/寫權限。我們還建議從Ready文件夾中打開文件，除非您想通過完整的教程進行操作。

每個教程模型的網格設置都進行了調整，以便為我們的比較創造更大的問題。對于教程A2共軛傳熱，全局網格設置被提高到4級。修改后的單元格總數為241,630個。（圖1）

圖1：基準A2的網格修改，最終的網格大小

對于教程B4網格優化，基準開始于創建第二個局部網格部分。對全局網格設置所做的修改包括手動指定笛卡爾空間的單元數和調整第二個網格控制的細化單元數。這些修改后的單元總數為501,667個（圖2）。

圖2：基準B4的網格修改，最終網格大小

對于教程C5旋轉葉輪，全局網格設置被提高到5級。這次修改后的單元總數為190,800個。(圖3)

圖3：基準C5的網格修改，最終網格大小

二、基準工作站

在這項研究中，我們使用了五個不同的工作站來評估SOLIDWORKS Flow Simulation的性能。CPU的范圍從第七代到第十一代英特爾和AMD Ryzen Threadripper Pro 5000系列處理器。一般來說，這些是六年前可以購買的工作站，而現在則可以購買。工作站的型號和關鍵部件規格見圖4。

圖4：用于基準測試的工作站規格

•  工作站A是幾年前為我們的培訓實驗室設施普遍購買的。這些工作站沒有配備當時可用的高端處理器，然而，它們對其預期的目的來說是綽綽有余的。
• 工作站B是幾年前的一個重建項目。當我們重建這個工作站時，英特爾第九代i7-9700K是可用的高端選項之一。
• 工作站C是我們幾個培訓機構目前使用的代表性機器。
• D工作站是我們目前使用的工作站，也是我們GoEngineer仿真團隊的幾位同事日常工作使用的工作站。
• 工作站E是最近增加的，當需要高端工作站時，我們的仿真團隊會利用CAE咨詢服務。

三、關于SOLIDWORKS流體仿真基準測試的其他信息

在解決這些基準模型之前，我們經常向客戶推薦SOLIDWORKS知識庫文章S-034487 "多CPU的使用和對解決時間的影響"。這篇文章和所包含的FAQID文件是我們幾年來一直參考的內容，以指導客戶在改善SOLIDWORKS Flow Simulation性能方面做出更明智的決定。這篇文章的新版本可以在達索系統支持知識庫中找到，QA文章QA00000109363。(需要登錄才能訪問)。

我們的測試是按照這篇更新的知識庫文章中的程序進行的。此外，我們希望在我們的基準測試中包括第12代和第13代英特爾處理器，但是，在我們進行基準測試時，我們沒有配備這些處理器的工作站。

我們利用SOLIDWORKS 2022 SP 5.0進行了所有測試。在本文后面的結果數據中，總CPU時間是指每個SOLIDWORKS Flow Simulation項目在使用CFD項目的指定核心數的情況下被解決三次的平均值。如QA00000109363所述，總CPU時間數據是從每個已解項目的.STDOUT文件中收集的。最后，使用SOLIDWORKS Flow Simulation Batch Run解決所有項目，設置如圖5所示，該計算機的最大同時運行數設置為1。

圖5：用于基準測試的批量運行設置實例

四、結果出來了!

從基準測試A2共軛傳熱開始，圖6中的數據顯示了我們所期望的結果。計算能力最差的最老的機器，工作站A，有最長的求解時間。較新的工作站C、D和E的求解時間最短。當利用較少的處理器核心進行求解時，工作站C和D的基本時鐘速度都超過了工作站E。雖然這是一個有趣的數據點，但我想不出有什么理由讓您在單核上運行SOLIDWORKS流體仿真項目--除了用于基準比較之外!

在每臺機器上，幾乎每個基準A2項目的求解時間都相差不到10秒，而且是用相同數量的CPU核求解的。

唯一的例外是工作站A用2個CPU核心解決，在最小和最大的總CPU時間之間有25秒的差異。8個核心的工作站E的解決時間為178秒，而24個核心的解決時間為120秒。雖然求解時間確實減少了32%，但這是用3倍的CPU核心完成的。

圖6: 基準A2的結果

接下來是Benchmark B4網格優化。圖7中的數據與基準A2的結果一致；新的處理器比舊的處理器表現更好。基準B4是三個基準中網格總大小最大的，因此，預計它對計算資源的消耗會更大。

關于求解時間的差異，工作站A和B在用2個CPU核心求解時，分別為282秒和287秒。幾乎所有其他解決的項目在使用相同數量的處理器核心時，差異都小于75秒。工作站D用8個核心解決的時間是1002秒，而工作站E用8個核心解決的時間是954秒。 利用所有內核的工作站E在541秒內解決了基準項目B4，與工作站E的8個內核解決相比，提高了43%。

圖7: 基準B4的結果

最后，基準C5旋轉葉輪是一個全局旋轉區域問題，是三個基準中最小的網格。數據顯示在圖8中。總的CPU時間從高端的1013秒（工作站A，1核）到低端的98秒（工作站E，24核）不等。對于所有已解決的迭代，用相同數量的處理器核心解決的同類項目，其差異小于11秒。

工作站E的8核CPU求解時間為158秒，而使用所有24核時為98秒，提高了38%。

圖8：基準C5的結果

所展示的數據遵循了我相信我們大多數人已經知道的事實--"更新、更好、更快、更多 "對于減少SOLIDWORKS Flow Simulation的解決時間來說通常是一件好事。從上面的數據中，有一個有趣的項目需要指出。

與只利用6個核心相比，工作站B在用8個核心進行求解時的效率較低。我們檢查了這些項目的數據，并重新進行了研究以驗證。這是出乎意料的，我們都不能明確地解釋這一點。

什么是真正的問題呢？

我們知道你在想什么。'這些基準都不是真正的大問題'。我們同意，一個少于50萬個單元的SOLIDWORKS Flow Simulation項目可能被認為是 "小 "的，盡管這個總單元數對于許多SOLIDWORKS Flow Simulation項目來說可能是綽綽有余的。

如果不為我們的工作站設置一個真正有難度的問題，這個基準就不完整了。考慮到這一點，我們修改了 "A2共軛傳熱 "教程，將全局網格設置為6級。增加了一個最小壁厚，設置為0.09英寸。經過這兩項修改后的單元總數為3,605,138。

圖9：基準問題A2 "大 "網格的修改，最終的meh大小

對于這個 "大型 "基準問題，工作站A、B、C和D使用了所有可用的內核。對于工作站E，用8、12、16、20和24個內核完成了求解，以深入了解增加額外的CPU內核可以如何減少SOLIDWORKS Flow Simulation項目的求解時間。這些解決方案的數據顯示在圖10中。

圖10：基準測試A2 "大型 "結果

正如預期的那樣，最長的解題時間是在工作站A上，高達15197秒（253.3分鐘，或4.22小時）。

在光譜的另一端是工作站E的全核心求解，為3,494秒（58.2分鐘）。

總的趨勢是，更多的核心將在更短的時間內解決一個大型的SOLIDWORKS Flow Simulation項目。唯一的例外是工作站C的解決時間為10,281秒。該工作站由于只有16GB的內存而受到限制，這一點可以通過觀察Windows任務管理器報告使用情況以及在大部分求解過程中承諾的內存處于或接近最大值來見證。

思考

從這里所介紹的內容中，有很多數據是可以消費的。如果你目前使用的是一個有幾年歷史的工作站，而你的CFD分析工作需要提升性能，那么一個較新的工作站是一個合理的選擇。選擇一個高核心數的處理器并不是使用SOLIDWORKS Flow Simulation大幅減少解決時間的唯一限制因素。解決工作站中所有潛在的瓶頸問題是實現最佳性能的途徑。這意味著要考慮工作站中的RAM的數量和速度。這也意味著要選擇快速的固態硬盤來讀取數據和寫入數據。

最后，多線程并不能為解決時間的減少提供線性改善。雖然更多的可用處理器內核將減少總的解決時間，但從圖表中可以看出，當增加更多的CPU內核時，性能的提高是有限度的。根據我們之前與SOLIDWORKS技術支持部門的討論，多線程的收益在超過大約20個線程時就會減弱。當考慮到具有更多內核數的處理器之間的價格增長時，這成為一個重要的考慮因素。

那么，您究竟需要多少個CPU內核才能獲得更好的SOLIDWORKS Flow Simulation性能？

根據我們的數據，8核處理器是您應該考慮的低端產品。在高端，具有20至24個內核的處理器將提供更多的處理空間，特別是對于大型CFD項目。

請確保選擇一個具有高基頻和高升頻的處理器，以便與核心數量相匹配。現在，請使用SOLIDWORKS仿真技術使您的產品變得更好吧！

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