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从哪吒电影特效到工业制造:流体仿真的跨界应用

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1.哪吒中的流体仿真奇观


近日,电影《哪吒之魔童闹海》凭借其精彩的剧情以及震撼人心的特效在大银幕上引发了视觉热潮。全片包含1900多个特效镜头,其中流体仿真技术在多个场景中发挥了关键作用,为观众呈现出了极具奇幻感的视觉画面。


特效团队把混天绫当作由大量粒子构成的连续介质,借助纳维 - 斯托克斯方程来描绘其运动轨迹,从而达到了逼真的效果;依靠超级计算机的精准模拟,将海水的汹涌波涛展现得淋漓尽致。而三味真火的特效则是通过粒子系统和渲染技术实现的,生成了3.2亿个独立计算的火焰粒子。


除此之外,“洪流大战”中千军万马如海浪般翻滚的宏大场面,涉及超过2亿个虚拟角色的动态模拟。制作团队利用分布式计算资源和集群仿真算法,将流体动力学与角色运动轨迹结合,形成类似“流体化”的群体运动效果。水墨渲染的云烟与粒子特效融合,既保留了传统水墨的写意韵味,又通过数字技术强化了动态张力,单帧渲染耗时达48小时,打造出令人惊叹的视觉盛宴。



2.流体仿真的工业力量


相对于电影场景中的视觉效果和艺术表现,工业应用更注重精确性和性能优化,关注具体的流场参数分布,是现代工业研发和制造不可或缺的关键工具。


在工业领域,流体仿真技术也占据着极为重要的地位,广泛应用于航空航天、汽车、能源、船舶、暖通空调、电子和医疗等多个行业,为优化设计、提升性能、降低成本提供了强大的技术支持。接下来,我们通过安世亚太自主开发的通用流体仿真系统PERA SIM Fluid,来看看一看工业力量中的流体仿真。


作为PERA SIM的核心模块之一,PERA SIM Fluid采用计算流体动力学(CFD)数值模拟技术,包含能够精确模拟日常遇到的各种工程流动问题的求解器,提供可压计算、不可压计算、传热计算及多相流计算等功能,在工业领域有着广泛的应用。以下为一些行业里的应用案例:


案例一:基于PERA SIM Fluid电子封装模型进行流动散热分析

利用安世亚太自主研发的仿真软件PERA SIM Fluid对某电子封装产品进行流热耦合分析,从几何导入及修复开始,到网格划分、边界条件设置,到最后结果后处理,演示了完整的仿真分析流程,得到了该产品在自然对流条件下的热场分布。



           
案例二:基于PERA SIM Fluid汽车电子水泵进行水力分析            
该视频使用PERA SIM Fluid仿真分析软件展示了汽车电子水泵仿真的全过程。从导入几何模型、对叶轮和蜗壳壁面进行合理的边界层控制,以生成高质量多面体网格,在物理模型设置中选择合理的湍流模型和给定边界条件进行电子水泵的流体水力分析。            

           

           
案例三:基于PERA SIM Fluid船体静水阻力仿真            
该视频利用PERA SIM Fluid软件的VOF模型,对船体的兴波特性和行驶阻力进行了仿真,实现了从几何模型处理、网格划分、物理模型和边界条件设定、求解及计算结果处理的完整分析流程,验证了软件对多相流问题的解算能力。            

           

           
案例四:基于PERA SIM Fluid对迷宫式调节阀进行流动特性分析            
该视频利用PERA SIM Fluid对迷宫式调节阀进行流动特性仿真,得到了迷宫式调节阀内部的流速分布、压力分布和流体路径,有助于识别可能的流动阻塞和压力损失区域,从而为改进调节阀的设计提供了依据,确保其在实际应用中的流量控制精度和效率。            

           

           
案例五:基于PERA SIM Fluid汽车邮箱加注仿真模型设置和求解计算            
该视频展示了PERASIM Fluid的模型设置和求解计算功能,包括瞬态设置、浮力模型设置、湍流模型设置、多相流模型设置、边界条件设置、求解器参数设置、初始化设置等,以及并行计算的功能。            

           


3.仿真世界 数智未来


《哪吒2》中的流体仿真技术不仅为观众带来了视觉盛宴,也让我们看到了仿真技术在现代工业中的巨大潜力。


安世亚太通过不断的技术创新和产品研发,将仿真技术应用于工业设计和制造中,推动了中国制造业的数字化转型。正如电影中 特效团队利用流体仿真技术创造出逼真的视觉效果一样,安世亚太也在用自己的技术为中国的工业发展创造着无限可能。


未来,安世亚太将继续深耕仿真技术领域,不断拓展仿真技术的应用边界,助力更多行业实现数字化转型和创新发展。

来源:安世亚太


Mechanical静力学振动显式动力学非线性多相流通用航空航天船舶汽车
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首次发布时间:2025-02-20
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安世亚太
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