國(guó)產(chǎn)CFD軟件發(fā)展挑戰(zhàn)以及積鼎VirtualFlow介紹

近日，為落實(shí)《上海市促進(jìn)工業(yè)軟件高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)，聚焦重點(diǎn)行業(yè)和領(lǐng)域痛點(diǎn)問題，提升關(guān)鍵軟件技術(shù)創(chuàng)新和供給能力,推動(dòng)工業(yè)軟件產(chǎn)品應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)更好支撐全市制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，《2023年上海市工業(yè)軟件推薦目錄》正式發(fā)布。由積鼎科技自主研發(fā)的多介質(zhì)多相流分析軟件CFDPro成功入選 。由此，積鼎科技的兩款核心產(chǎn)品，CFDPro及通用流體仿真軟件VirtualFlow 都已入選《上海市工業(yè)軟件推薦目錄》。

隨著中國(guó)科技實(shí)力的提升和國(guó)家對(duì)自主可控工業(yè)軟件的重視，國(guó)產(chǎn)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（Computational Fluid Dynamics, CFD）軟件的研發(fā)與應(yīng)用迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。CFD軟件作為航空航天、能源動(dòng)力、機(jī)械制造、醫(yī)藥環(huán)保等眾多領(lǐng)域中解決復(fù)雜流體力學(xué)問題的重要工具，其自主研發(fā)對(duì)于我國(guó)科技創(chuàng)新戰(zhàn)略具有重要意義。

政策驅(qū)動(dòng)：近年來，中國(guó)政府出臺(tái)了一系列政策鼓勵(lì)和支持高端工業(yè)軟件的自主研發(fā)，以減少對(duì)外部技術(shù)的依賴，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)安全和核心競(jìng)爭(zhēng)力。這為國(guó)產(chǎn)CFD軟件的研發(fā)提供了有力的政策保障和資金支持。

市場(chǎng)需求：隨著中國(guó)制造業(yè)向高端化、智能化發(fā)展，對(duì)模擬仿真技術(shù)的需求日益增長(zhǎng)，尤其在航天航空領(lǐng)域?qū)Ω咝阅蹸FD軟件有著迫切需求。此外，在清潔能源、汽車工業(yè)以及微電子冷卻等領(lǐng)域，CFD技術(shù)也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

技術(shù)積累：國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)通過長(zhǎng)期的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)學(xué)研合作，逐步積累了豐富的數(shù)值計(jì)算方法、并行計(jì)算技術(shù)和網(wǎng)格生成算法等關(guān)鍵技術(shù)，為開發(fā)高效準(zhǔn)確的國(guó)產(chǎn)CFD軟件奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

面臨的難點(diǎn)：

核心技術(shù)突破：盡管國(guó)產(chǎn)CFD軟件在部分功能上已經(jīng)能夠滿足基礎(chǔ)應(yīng)用，但在一些高級(jí)算法如湍流模型、多相流模擬以及高精度邊界條件處理等方面，與國(guó)際領(lǐng)先水平相比仍存在差距，需要持續(xù)投入研發(fā)力量進(jìn)行攻關(guān)。

驗(yàn)證與確認(rèn)體系：建立嚴(yán)謹(jǐn)、完善的CFD軟件驗(yàn)證與確認(rèn)體系是確保軟件結(jié)果準(zhǔn)確性和可靠性的關(guān)鍵。然而，構(gòu)建大規(guī)模且覆蓋各類流體流動(dòng)場(chǎng)景的驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，也是國(guó)產(chǎn)CFD軟件亟待完善之處。

生態(tài)建設(shè)：國(guó)際主流CFD軟件通常擁有龐大的用戶群體和配套服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)，包括豐富的預(yù)處理器、后處理器以及與其他設(shè)計(jì)與分析工具的集成能力。國(guó)產(chǎn)軟件要在市場(chǎng)中立足，除了軟件本身的質(zhì)量外，還需構(gòu)建健全的上下游產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)服務(wù)體系。

人才儲(chǔ)備：高水平CFD軟件研發(fā)不僅需要扎實(shí)的流體力學(xué)理論知識(shí)，還需要跨學(xué)科的編程、高性能計(jì)算及工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。因此，培養(yǎng)和引進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)合型人才成為制約國(guó)產(chǎn)CFD軟件發(fā)展的瓶頸之一。

在國(guó)產(chǎn)CFD軟件蓬勃發(fā)展的背景下，積鼎科技的VirtualFlow作為一款自主研發(fā)的通用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件，憑借其優(yōu)秀的技術(shù)實(shí)力和豐富特色的功能模塊，有力地推動(dòng)了中國(guó)自主可控CFD技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。以下是VirtualFlow的主要亮點(diǎn)：

創(chuàng)新網(wǎng)格技術(shù)：VirtualFlow采用先進(jìn)的網(wǎng)格建模與求解技術(shù)，能夠高效處理復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)并生成笛卡爾網(wǎng)格，通過快速的網(wǎng)格劃分算法，顯著縮短前處理時(shí)間，相較于同類產(chǎn)品表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。

多尺度多相流模型：突破性地支持不同尺度、多種流型下的多相（包括三相及以上）流體計(jì)算，拓寬了CFD應(yīng)用范圍，充分滿足國(guó)防軍工、核電能源等行業(yè)中高度復(fù)雜的流體模擬需求。

全面豐富的相變模型庫：內(nèi)置多個(gè)行業(yè)適用的相變模型，尤其是獨(dú)特的冷凝模型，在工程實(shí)際問題的精確計(jì)算上展現(xiàn)出了強(qiáng)大的專業(yè)能力。

高性能計(jì)算：集成Level-Set方法實(shí)現(xiàn)高精度兩相界面追蹤；同時(shí)運(yùn)用超大渦模擬技術(shù)，兼顧湍流計(jì)算的精度與效率，并結(jié)合進(jìn)化遺傳算法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化參數(shù)尋優(yōu)，大大提升了大規(guī)模并行計(jì)算（支持不低于1000核）的能力。

嚴(yán)格驗(yàn)證與用戶友好體驗(yàn)：VirtualFlow擁有近1000個(gè)測(cè)試案例及驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫，確保軟件的魯棒性和可靠性。此外，配備易用且完善的前后處理模塊，不僅提供內(nèi)置前處理器，還兼容第三方軟件后處理，為用戶提供了一站式、專業(yè)級(jí)的流體仿真解決方案。

上海積鼎信息科技有限公司（簡(jiǎn)稱：積鼎科技）自2008年成立以來，一直致力于自主研發(fā)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的流體仿真軟件。其目標(biāo)是構(gòu)建功能強(qiáng)大且操作友好的國(guó)產(chǎn)流體仿真平臺(tái)。歷經(jīng)十多年的深厚積累和在CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）仿真技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷耕耘，該公司所研發(fā)的通用型以及面向特定行業(yè)的專用流體仿真軟件，在前處理技術(shù)、流體動(dòng)態(tài)分析能力及后處理功能等方面均展現(xiàn)出顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，逐步打破國(guó)外同類產(chǎn)品的市場(chǎng)壟斷格局。目前，產(chǎn)品和服務(wù)已廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶制造、兵器工業(yè)、核能產(chǎn)業(yè)、石油化工、水務(wù)工程、汽車制造業(yè)、電子科技等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。

審核編輯 黃宇