高铁需求 促进先进计算向“百万核并行”迈进！
回家团圆是中国人心中最温暖的信仰，而有一种爱的纽带，叫做“中国高铁”，它运行速度已突破350km/h，大大缩短了游子归家的时间。
按规划中国高铁将从四横四纵向八横八纵发展，总运行里程世界第一！如此复杂的路网系统，其背后离不开大量科学与技术支撑：从气动外形设计和优化到弓网系统的气动/动力学耦合分析、从整车结构耦合关系到系统延寿优化等，可以毫不夸张的说，这是世界上最复杂的工程之一。
从20世纪70年代开始，计算机就作为一种辅助工具应用于列车系统的设计、仿真和优化中，从而使其研究得到极大发展。近期，中科院网络中心和中国科学院力学研究所等单位通力合作取得了更加令人振奋的突破。他们针对高速列车运行中受电弓气动/多体动力学耦合效应，列车气动性能和气流扰动等多种在实际设计和使用中遇到的问题，进行了物理建模、开发了求解算法，完成了耦合并行算法万核测试，万核并行效率突破70%！
不明觉厉！“万核并行”究竟意味着什么？
以高铁系统重要部件——弓网系统为例。高铁动力来自于轨道边的高压电网，电力输送靠列车上的受电弓与电网接触，该系统保障了列车在高速运行时源源不断的电力输入。
而由于高铁运行速度极快，当弓网振动剧烈时，可造成受电弓滑板与接触导线脱离接触，形成离线，严重的话直接影响受流，造成供电瞬时中断，极大影响列车行驶过程中的安全性。
因此，可靠的弓网接触是确保高速列车稳定运行的关键。但是受电弓与接触网动态作用关系十分复杂，它受高速列车运行中气流扰动以及车体结构振动等多种因素影响，涉及空气动力学和结构动力学的强耦合作用，对计算量和高效并行算法的需求十分迫切。
由中科院网络中心和中国科学院力学研究所等单位合作完成的气动/动力学耦合并行算法及其“万核并行”测试与平台优化，可以极大提升弓网系统分析的计算效率和精度。基于并行重叠网格算法、超大规模空气动力学并行优化算法，通过开发相关软件平台，成功应用于高铁气动性能评估和优化、结构动力学响应、气动/动力学耦合仿真等分析。
通过气动分析，研发减阻车型将用于京雄线
相信许多人有与高铁车头“合影留恋”的经历，具有科技感的车头与整体流线造型相得益彰，这种设计不仅仅是颜值满分，更是为了减缓运行过程中的阻力，堪称动力学与美学的完美结合。在高铁的设计中，减少阻力、提高速度是重要的一环，这就要研究高铁与空气相对运动时作用力的产生及其规律。
而高效的气动、多体耦合并行算法则可以有效提高空气动力学的计算水平，促进了对高度非线性问题和复杂结构的空气流动的研究，进而对工程实践提供切实的指导和故障分析。值得一提的是，通过高铁车型的气动分析，研发的减阻车型将用于京雄线！
在不久的未来，气动/动力学耦合计算将由目前的十万核向百万核迈进，并行效率将进一步提升。不仅能更快开发出更多 “颜值与实力”并存的车型，也能进一步缩短高铁研发周期，节约研发和运维成本，推动中国高铁网进一步发展，服务中国、服务世界，让五湖四海更加畅通。
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