模拟平台



我们实验室致力于研发一套新型的软件系统,用于复杂流体的高效模拟。我们称该系统为“FlareFLOW”。我们的 模拟系统基于高精度格子玻尔兹曼求解器构造,该求解器由我们实验室近几年不断迭代研发完成,其特点是局部性与守恒性(不需要进行全局方程求解),同时可扩展至多节点多GPU进行并行 模拟计算。通过使用FlareFLOW,我们可以快速实现与流体相关的产品原型设计(例如飞行器、汽车、建筑、旋翼和船舶的几何形状),并使用专业的可视化手段来加速设计过程。该系统还支持对流场的真实感渲染,可帮助电影与广告行业进行特效制作。


空气动力学仿真
通过使用实验室研发的新型低耗散低色散高阶自适应中心矩多松弛时间模型,我们可以完成高精度的空气动力学仿真。该系统支持高达6,000,000雷诺数 以及0.6马赫数的湍流模拟。带有激波与湍流的高马赫数流体模拟正在研发中。为了捕捉亚格子范围内的湍流细节,我们采用了Wall-Adaptive Large Eddy (WALE) 湍流流模型。

复杂几何形体
局部的边界处理使得处理复杂的几何形体不再是问题,并且可以以非常高效的方式完成。 具有厚、薄及任意拓扑结构的物体都可以轻松处理。由于我们采用了新颖的浸没式反弹方案,因此与现有的格子玻尔兹曼求解器相比,弯曲边界的处理精度更高。

多分辨率仿真
通过根据到几何物体的距离与特征尺寸自动生成多尺度网格,我们可以实现空间和时间上的自适应仿真。多尺度网格可以重叠并且连续过渡,从而更好地进行湍流仿真。

多相流仿真
基于相场模型,我们可以仿真空气、液体和固体之间的相互作用。该系统可以同时支持高密度比(最高800)和高雷诺数(最高100,000)的流体 运动模拟,并可轻松模拟许多界面现象,例如湍流飞溅、表面张力、气泡生成及在固体表面上的流体浸润现象等。

耦合仿真
通过我们新颖的基于惩罚力修正的浸没式反弹方案,我们可轻松实现与任何其他固体动力学模拟系统的单向和双向耦合。我们的系统支持大范围的固体速度变化,且在强湍流环境中固体与流体之间的密度比大于10。该系统可以很好地模拟具有复杂几何形 状的固体与流体之间的相互作用。

基于GPU的分布式并行计算
我们设计并实现了基于GPU的高效模拟系统,包括性能优化的数据布局和并行算法等。我们优化过的多节点多GPU模拟系统可实现高效的高分辨率模拟,其整体性能 对于复杂几何形状的瞬态流动问题相比传统的基于CPU并行的Navier-Stokes求解器(例如ANSYS-FLUENT)要快2至3个数量级。

可视化与渲染
系统支持强大的流体数据可视化和渲染,包括先进的基于体积和基于粒子的可视化,以显示流体的速度与压力场。同时,我们还支持基于粒子的、带有真实感全局光照的流体渲染。