6月6日晚,上海交通大学密西根学院微纳尺度传热系列网络研讨会第一期线上会议成功举办。研讨会邀请到芬兰Aalto大学樊哲勇博士作为主讲嘉宾作了题为《基于GPU加速的分子动力学热输运模拟》的报告,并特邀美国南卡罗来纳大学胡明教授和西南交通大学的倪宇翔教授作为嘉宾。来自世界各地的二百五十余位青年学者参与会议,会议由密西根学院鲍华教授主持。

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鲍华首先就此次微纳尺度传热系列网络研讨会的举办初衷、筹办情况及第一期会议邀请的三位嘉宾作了简要介绍。

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樊哲勇主要研究微纳尺度下热和电的输运以及基于图形处理器(Graphic Processing Unit, GPU)的高性能计算。报告分五个部分展开:第一部分介绍分子动力学;第二部分介绍经验多体势的公式;第三部分介绍如何使用他开发的GPUMD软件;第四部分介绍GPUMD在热输运方面的一些应用;第五部分展望未来GPUMD的开发方向。

微纳尺度传热在芯片散热、能源转换、生物传热传质等方面有着广泛的应用,分子动力学(MD)是研究微纳尺度传热的重要模拟方法。它能模拟少到几十个原子,多到几百万个原子的体系,被广泛用于研究各种微纳米结构中的热输运现象。

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目前有很多软件可以进行分子动力学模拟,其中LAMMPS软件是使用最为广泛的一个。樊博士在研究中发现,LAMMPS软件对多体势函数使用了错误的热流计算公式,并且该软件在GPU上做仿真效率非常之低。鉴于以上两个原因开发的GPUMD软件基于很多优美的公式来编写程序,具有很高的计算性能。

通过对比发现,GPU一块高性能显卡中达到的计算速度与一千个CPU核并行计算的速度相当。GMUMD高效率主要归因于其运用的一套优美的关于多提势函数的原子间力、位力(virial)、以及热流的公式体系,计算速度将随着GPU的飞速发展而不断提高。

在会议讨论环节,参会学者通过Zoom积极讨论提问,与会嘉宾对提出的问题一一进行了解答。会议的最后,国际著名微纳尺度传热研究学者——美国普渡大学阮修林教授现身论坛,就谱分解法、低维材料导热等问题和与会者进行了深入的交流。

微纳尺度传热系列网络研讨会简介

微纳尺度传热是传热学研究的前沿和热点方向之一,和电子科学与技术、材料科学等学科有着广泛的交叉。为了方便很多同行,特别是广大研究生能够系统深入的学习微纳尺度传热研究方法,在上海交通大学密西根学院和同行专家的支持下,拟举办数期网络研讨会,讨论关于微观尺度下能量传递和热物性的数值模拟计算与实验测量方法。研讨会以网络会议的形式开展,计划每周开展一期,每期研讨一个主题。本次研讨会由上海交通大学密西根学院主办,上海交通大学工程热物理研究所协办。