长期以来,工程仿真领域存在“CAD模型更新快、CFD前处理周期长”的矛盾——CAD模型常以天为单位更新,而计算流体动力学(CFD)前处理往往需数周时间,严重影响研发进度。
近日举行的2025国际仿真大会上,上海桓领信息科技有限公司CEO高旭亮告诉中国工业报,桓领科技CFD工业软件ASO前处理与求解全过程耗时不足8小时,且支持瞬态仿真,大幅压缩研发周期,解决了行业长期痛点。
以汽车用户为例,当前使用某国际知名软件,整车网格前处理需要10天时间;如果使用ASO,仅需1天即可完成整车网格,效率提升10倍。
上海桓领信息科技有限公司CEO 高旭亮
在建模仿真中,CFD工业软件的创新发展重点已经从求解器转移到了前后处理图形界面、算法集成,以及数据的处理等方面了,例如网格生成技术、流场可视化等,这往往占用CFD计算的大部分时间。
在实际工程场景中,流场是不可视的。通俗理解,CFD的关键环节之一就是把流场数据转换为图像,这是一种虚实映射。在模型层面,虚实映射最早是数字样机,现在到了数字孪生、虚拟孪生,单元级、系统级,这是目前数智工业的主线之一,这条主线也正在融合人工智能,这意味着庞大的数据及工程计算对算力提出了挑战,但其本质依然是缩短求解时间、提高精度、加速产品研发。
目前CFD基础理论、湍流方程尚未出现划时代突破,这给国产CFD工业软件的突破留下了契机。桓领科技ASO是一款集前处理、求解器和后处理一体化的国产CFD软件。其技术优势是快速前处理技术,它利用网格算法,自动缝合模型网格中的网格错误,直接生成仿真用的体网格。
高旭亮表示,ASO的创新技术路径是在保持与国外同类软件相当仿真精度的前提下,通过优化几何处理、网格修复流程,将工程师的重复劳动时间大幅缩短,提升整体工作效率。
ASO还具有线性化并行加速技术。使用某国际知名软件,在计算核数超过500核时,并行加速的效率会有明显降低,不再呈线性加速,而ASO在实测中超过2000核时仍能保证线性加速。
ASO的模板化功能提供傻瓜式的一键操作,让仿真工程师从繁冗的模型设置和后处理截图中解放出来,不必像传统CFD软件一样去手动操作,极大地降低人为出错的风险。
在长城汽车股份有限公司,空气动力学在产品性能开发中扮演了至关重要的角色,直接关系到车辆的能耗续航和市场竞争力。长城汽车于2024年启动了国产CFD软件的征集计划,目的是降低CFD仿真中重复性工作的占比,提高软件的计算效率。目前长城汽车已采购ASO软件,作为已有STAR-CCM+软件的国产替代,成为风阻仿真团队的首选仿真工具。
当下,人工智能(AI)与工业软件的融合正在探索中。CFD与AI有很高的相似度,都具有海量的数据集,都是用来告诉用户“答案”,只是目前还没找到最合适的结合方式,但高旭亮认为,AI+CFD一定是下一步的方向,在合适的契机下会“引爆”。
相关数据显示,研发设计类工业软件的国产化率约5%-10%。鉴于工业软件实际是工业知识与技术的软件化,(包括CFD在内)其创新突破不可能速成。高旭亮认为,国产CFD软件的研发及市场探索有三大挑战:
一是泛用度低。很多国产CFD软件是针对某个客户或者某个场景的定制化产品,离开了这个定制化的背景,软件就不能满足需求。因此国产CFD软件市场亟需标品软件满足广大普通仿真工程师的大众化需求,只有这样产品才能得到积极反馈,才能不断迭代更新,才能走得更远。
二是市场化程度低。国内不乏高精尖的CFD仿真算法和人员,但他们的CFD软件多往往停留在代码阶段,为满足课题需要或解决某个具体的问题,项目结题就完事,没有往前继续走一步,没有形成成熟的商业化软件产品。这导致市场上国产CFD软件的知名度不高,重复“造轮子”,不利于国产CFD软件的成长。
三是商业模式不清晰。企业研发出了CFD软件产品,不知道怎么卖、卖给谁,或者某个客户有强烈的需求,企业也研发出来了,但无法用在下一个客户。
他指出,当前国内CFD企业多而不强,国内企业无法像国际巨头那样大规模研发投入,但产品竞争却与日俱增。如何在这个市场生存并获得持久的生命力,是一个巨大挑战。优秀的软件产品、快速的服务响应、增值的使用体验,是国产仿真软件企业应具备的三大特质。
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