[发明专利]基于云计算的科研与工程数值仿真系统及方法

说明书

本发明提出了一种基于云计算的科研与工程数值仿真系统及方法，所述基于云计算的科研与工程数值仿真系统中所有层面均建立在云基础平台上，其中展现给用户的只有展现层，中间层与存储层都是在云计算系统内构建的，存储层主要完成对计算过程中产生的数据以及文件的存储，中间层主要对存储层存储的数据进行管理与分析，其中存储的数据包括已经完成计算得到的数据以及计算过程中产生的数据，通过对存储层的文件以及数据进行分析，用机器学习的方法，不断调整计算预处理步骤以达到优化的目的，使得提供给用户的选择方案更加符合用户要求。

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种基于云计算的科研与工程数值仿真系统及方法。

背景技术

CAE(Computer Aided Engineering)指工程设计中的计算机辅助工程，是支持工程师进行创新设计的最重要工具与手段，也是工程科学家进行科学和技术研究的手段之一，应用领域非常广泛，可应用在以下领域：建筑、勘查、地质、水利、交通、电力、测绘、国土、环境、林业等方面。其有限元的思想决定了目前无论是CAE还是CFD都需要大量计算能力支持，解决方法包括：构建计算及集群、租用或购买服务器以及云计算。然而目前将所属的计算机连在一起构成计算集群，虽然需要的物理基础简单，但工程复杂且不稳定。通过租用，购买服务器虽然能够完成计算，但实体服务器成本高昂，维护困难。通过云计算解决是目前有限元分析的主要方向，但目前缺少完整的系统化设计。

随着云计算技术的发展，更加丰富的计算资源为解决工程和科研数值仿真问题提供了计算资源基础。在云基础架构上，2012年陈浩等公开了一种基于simics系统模拟器的云计算仿真系统及方法。2015年，阮进喜等公开了一种基于web的CAE数据处理方法及系统。在云架构的局部优化上，2017年魏熙凯等公开了一种同步云端仿真数据的多级缓存传输加速系统。在云计算的应用上主要包括多媒体方面、数值仿真方面以及工业设计方面。其中多媒体方面，2012年王劲林等申请了一项“一种多媒体云计算仿真方法(CN201210397892)”专利，使用户可以在云分布式地存储和处理多媒体应用数据。在工业设计方面，2013年RW克法尔特等公开了一种用于操作远程工厂仿真系统的系统和方法。尤其是2016年蓝威公司设计的的EasyCAE平台已集成OpenFOAM、Calculix、Fluent、CFX、Mechanical、STAR-CCM+等相关软件，用户只需要上传仿真求解文件，选择求解器，设置CPU核数，就可以进行计算。

尽管如此，目前基于云平台的计算仿真在数值计算方面仍存在如下问题：一是虽然通过高性能计算平台完成科研与工程数值仿真，但没有通过云平台方法减低成本，方便用户使用。二是通过云平台进行仿真的只是计算仿真而非工程仿真，因此缺少针对科研与工程计算仿真的云计算平台，目前基于云计算的工程与科研仿真只是提出设计意见，不具有实践操作的可能。同时目前对于科研与工程计算大量的数据的搜集与保存以及应用没有好的方法。三是对于数据的处理缺少人工智能的应用。

具体来说还存在以下问题：

1、用户将文件上传至网页，存在着一定的安全隐患；

2、搭建的系统在计算前需要用户自己去选择计算的核数，给工程师带来很多不必要的困难。

3、传统CAE计算是各有限元公司(ANSYS，ABAQUS)只提供软件服务，但所有软件销售后，在计算时以及计算后产生数据相互独立，没有得到充分利用，因此，在数据互联条件下对于数据的应用十分关键。

针对上述问题，有必要提出一种新的基于云计算的科研与工程数值仿真系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于云计算的科研与工程数值仿真系统及方法，旨提供一种一是能减少使用成本(实体服务器成本，软件成本，维护成本)、二是更加灵活地设计和测试，不受时间地域限制、三是简化用户的使用流程、四是充分利用计算所产生的数据，不断地对系统进行优化。