新一代国产CAE数值仿真工具Dimaxer助力航空工业数字化研发

导读：在航空飞行器研制过程中，仿真技术一直发挥着重要作用，高效的数值仿真有助于减少实验周期，降低研制成本，提高研制效率。此外提高数值仿真准确度对于航空数字化研发非常重要，例如精细流场数值仿真在升阻力精确计算（特别是转捩位置的精确预测）、全飞行包线、大迎角飞行等非设计工况中的仿真中起到关键作用；高精度数值仿真能够有效捕捉流场信息，辅助气动噪声的计算，有助于分析声源及降噪处理。

秩益科技自主开发的新一代CAE/CFD软件Dimaxer集成网格生成、高可信度求解（High-fidelity simulations）与后处理，可进行复杂系统级工业问题的无（低）模化/无（低）简化高可信度仿真。基于创新数值算法及创新全异步计算模型，Dimaxer 可实现相同算力成本仿真解析度提升两个量级，重塑CFD/CAE在工业产品数字化研发过程中的使用方式及作用，引领全球工业仿真进入消费级超算新时代。

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一、新一代数值仿真软件Dimaxer

相较于传统CFD软件，秩益科技自主开发的新一代数值仿真软件Dimaxer采用独特的STE-KEP-FR算法以及创新全异步计算模型，可实现相同算力成本仿真解析度提升两个量级，可负担复杂系统级工业问题高可信度仿真。

Dimaxer集成网格生成、高可信度求解（High-fidelity simulations）与后处理，可进行复杂系统级工业问题的无（低）模化/无（低）简化高可信度仿真，由客户端与服务器端组成：

Client客户端主要在Windows系统下运行，具备全三维高灵活度的用户交互界面，承担算例前处理与后处理的功能；求解计算在Linux服务器端进行，核心求解器需运行在GPU显卡上，数据库兼容多源异构数据。

客户端与服务器端通过网络通信进行数据交换，当一个算例的几何、网格以及求解配置在客户端完成后，将发送至服务器端，调用核心求解器进行计算，计算状态及结果又及时传递回客户端，以便用户进行云图渲染、数据分析等后处理操作。

• 高精度：Dimaxer非结构混合网格可实现任意高阶精度，多项式不依赖网格间模板，时空守恒。

• 高效率：Dimaxer独有的“时间精确局部时间步长”推进方法，使得大规模多尺度问题非定常求解相比传统算法可提速10~100倍以上。

• 低成本：Dimaxer支持消费级GPU计算，综合成本可降低100~1000倍。

二、Dimaxer 航空工业仿真应用

Dimaxer拥有功能更强大、更高自动化的网格生成及后处理模块，接近或超过传统CFD软件RANS同算力成本下计算效率LES求解、不依赖湍流模型、更少参数依赖、无需长周期验证，支持点对点一致性网格、重叠网格以及浸入式边界网格，已成熟应用于航空外流、燃气轮机、管道流动内流、噪音计算等包含可压/不可压，亚/跨/超/高超音速等不同领域，并具备初步的云计算功能。Dimaxer支持多物理场仿真计算，目前已覆盖流体、传热、噪声、结构、燃烧、电磁等仿真功能。

01 全球首个实用化壁解析LES求解器求解实际工况飞行器

Diamxer大飞机整机标模跨声速气动仿真：工作站达到中等超算集群能力，Diamxer四代算法8张4090桌面级GPU计算时长约80小时，而NASA使用500张顶级GPU卡，计算时长大于20天。

02 全新气动设计工具

Dimaxer不依赖湍流模型壁解析大涡模拟，支持低速、亚、跨、超、高超声速仿真。

超声速飞翼20.4度攻角瞬态涡结构

Dimaxer超声速飞翼数值模拟：162万网格，1.04亿求解点，壁解析LES, 计算时长7.2GPU小时

03 高阶算法实现粗网格精细流场

Dimaxer核心算法STE-KEP-FR（时空扩展湍动能守恒通量重构高阶算法）基于通量重构的理论构建，每个单元根据阶次不同具有多个求解点，因此可以实现粗网格解析精细流场的效果。

VKI59跨音叶栅不同网格以及不同阶次精度下的结果

基于Dimaxer对VKI59跨音叶栅不同网格以及不同阶次精度进行计算，可以明显的看出，同等网格单元数量下，阶次越高，求解点越多，流场细节越丰富；同等阶次下，网格数量越多，求解点数目也越多，流场更具高保真效果。

04 无湍流模型解决转捩、大分离、激波等问题

Dimaxer 对流体控制方程进行无模化求解，配合高阶精度格式和高效率的GPU计算，具备解决工程设计场景中的转捩、分离、激波等流动问题的能力。

大分离

05 动静交界面及动态重叠网格不损失精度

Dimaxer软件采用局部重构高阶精度算法，不需要网格间模版，理论上使用非匹配网格(Non-Conformal)及重叠网格(Overset)不损失精度，这为处理动静交界面及刚体运动计算带来很大便利，支持叶轮机械、旋转及运动变形问题高可信度仿真。

旋转动静交界

06 计算效率高

Dimaxer跨音风扇整周整级计算，全环400万网格，4阶精度，2.5亿求解点，y+<20，Wall-modeled LES，8GPU卡，转子旋转一周约36小时。

07 全自动高精度动态自适应浸入式边界发求解复杂几何运动及变形问题，适用于大规模多尺度带运动部件复杂问题求解，基本无前处理及网格生成压力，计算效率高，数亿至数十亿求解点规模典型高解析度算例使用小规模游戏显卡计算平台从导入几何到完成计算及后处理的全流程可在数小时到一天之内完成，适用于性能快速评估，动态参数精细仿真，优化设计等。

起落架收放动态大涡模拟

三、Dimaxer助力航空工业数字化研发

更多Dimaxer数值算法及航空工业高保真高效率仿真应用，敬请关注11月5日20时，2024航空航天设计仿真第九期线上报告会，我们将邀请秩益科技CAE高级工程师束王坚和刘勃阳两位老师做《新一代数值仿真工具助力航空工业数字化研发》线上讲座。感兴趣的朋友可以提前报名，仿真秀官网与APP同步直播，且支持反复回看。

以下是直播安排：

2024航空航天设计仿真（九）：新一代数值仿真工具助力航空工业数字化研发-仿真秀直播

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（完）