煤炭研究的“三观”

 

　　中国科学院山西煤炭化学研究所是高技术基地型研究所，主要从事能源环境、先进材料和绿色化工三大领域的应用基础和高技术研究与开发，其对催化、反应工艺的研究是为了让煤炭的深加工效率更高，减少加工过程的损耗，以此实现能源的节约。比如说，在能源环境与洁净煤技术方面，通过对煤加压气化和分级转化技术的研究，人们可以生产合成气和燃料气并通过进一步加工得到天然气和汽油，这种方式可以实现煤炭向清洁能源的转化。而对高性能碳纤维技术的研究，则可以进一步提供碳纤维的各类性质和产能。目前，碳纤维已在军事、工业、民用的各个领域取得广泛应用，如飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等，球棒和自行车车架则是民用领域比较典型代表。

 

　　为了更好的开展研究，山西煤炭化学研究所基于仿真技术搭建“煤转化过程仿真平台”，通过计算机模拟和相关实验，在微观－介观－宏观层次上研究煤转化过程中的热力学和动力学行为，传递－流动－化学反应之间的相互作用和耦合行为，为煤转化核心技术的发展和集成创新提供科学指导和依据，并最终形成煤转化相关的能源环境新材料与新技术。

 

　　在对煤炭催化、反应等工艺的研究过程中，山西煤炭化学研究所发现，原有的设备已无法满足整套模型对运算能力的需求，导致模型中的大量复杂化学反应过程计算缓慢，严重阻碍了研究的进展。因此，山西煤炭化学研究所迫切需要一个高运算能力、高稳定性、高安全性的高性能计算平台，完成复杂的数据模拟计算任务。同时，该所也希望通过统一的资源调度实现高性能计算云服务，将优势资源进行共享，按需为课题组科研团队提供高性能模拟计算资源，为不同研究领域及时交流与协同研究提供基础信息技术支撑。

 

　　浪潮HPC加速“煤三观”研究

 

　　针对山西煤炭化学研究所的需求，浪潮采用了TS10000高性能计算集群解决方案，系统的整体峰值计算能力达到CPU双精度理论浮点峰值每秒21.12万亿次，存储系统容量为 231TB，成功的满足了客户提出的高性能计算需求。浪潮构建的整个数据模拟计算系统，由40个计算节点、10个大内存计算节点、2台管理登陆节点、1套并行文件系统存储、1套全线速FDR IB计算网络、1套千兆以太网管理网络以及部署于集群系统中的软件系统组成，架构合理、性能强大。

 

　　浪潮高性能事业部总经理刘军表示，该系统的构建主要遵从用户的实际需求，秉承先进性、成熟性、可靠性、以及可扩展性的原则，不仅能够满足目前业务的需要，还能适应未来技术发展的趋势，具备实用性与高性价比特点，可有效保护用户的投资。此次高性能计算系统的成功构建，再一次说明了浪潮高性能解决方案的独特优势。

 

　　据了解，浪潮在山西煤炭化学研究所的超算平台中应用了诸多创新技术，如在平衡创新和可靠性上采用了冗余设计方法，每个创新部件都有成熟的产品部件与之对应，使高性能计算机的可扩展性得到很大的提高，保证了应用饱和状态下性能持续稳定。同时，无论是主机系统还是存储系统都具有模块化扩展的功能，能使系统进行平滑、线性的扩展。此外，基于浪潮-英特尔中国并行计算联合实验室的优势资源，浪潮并行计算应用软件的调试、调优架构师根据山西煤炭化学研究所的实际情况，为整套系统的应用予以深度优化，进一步提升了系统运行的速度和效率。

 

　　山西煤炭化学研究所负责人表示：“浪潮为我们提供了一套完善的高性价比、高可用性、高扩展性的计算机集群系统，为我们的科研提供了高效、稳定的计算机服务平台。”