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前沿观察|聚焦两会!当“新质生产力”遇上“CAE仿真”,将激起什么样的火花?

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十四届全国人大三次会议3月5日上午在人民大会堂开幕,国务院总理李强向大会作政府工作报告。

政府工作报告中提出,因地制宜发展新质生产力,加快建设现代化产业体系。


新质生产力是创新起主导作用,摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径,具有高科技、高效能、高质量特征,符合新发展理念的先进生产力质态。它由技术革命性突破、生产要素创新性配置、产业深度转型升级而催生,以劳动者、劳动资料、劳动对象及其优化组合的跃升为基本内涵,以全要素生产率大幅提升为核心标志,特点是创新,关键在质优,本质是先进生产力。

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图片来源:央视新闻

随着科技创新不断推进和应用,CAE仿真技术在现代产业体系建设中发挥着越来越重要的作用。作为一种先进的数字化设计工具,CAE仿真技术通过模拟实际工程问题的物理过程,为产品研发提供了高效、准确的产品研发设计解决方案。在新质生产力的推动下,CAE仿真技术正赋能现代化产业体系实现跨越式发展。

新质生产力为仿真产业提供广阔前景

随着新质生产力概念的提出,以新能源、先进制造、电子信息等为代表的战略性新兴产业正蓬勃发展,以类脑智能、量子信息、低空经济等为代表的未来产业正蓄势待发,CAE仿真技术也迎来了前所未有的发展机遇。

1新质生产力推动CAE仿真技术的不断创新

随着新质生产力的持续发展,CAE仿真技术也在不断创新进步,进一步提高了模拟分析的效率和精确性。CAE仿真在产品设计、工艺优化、性能预测等方面将发挥更大作用,为产业发展提供有力支持。

2新质生产力促进CAE仿真技术的广泛应用

随着智能制造和智慧城市等产业的蓬勃发展,CAE仿真技术在这些领域的应用需求呈现出不断增长的趋势。新质生产力为CAE仿真技术注入了新的活力,为其在多个领域提供了广泛的应用场景,进一步推动了技术的深入应用与发展。

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图片来源:网络

延伸阅读:《CAE技术赋能无人机 低空经济蓄势起飞》

3新质生产力加强CAE仿真技术的国际合作

在全球化的背景下,各国纷纷加强CAE仿真技术领域的合作,共同推动产业进步。新质生产力的推动使得CAE仿真技术的国际化合作更加紧密,促进了全球范围内的技术创新与资源共享。

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图片来源:视觉中国

CAE仿真技术赋能新质生产力蓬勃发展

CAE仿真技术在科技创新的大力推动下,正在现代化产业体系建设中发挥着越来越重要的作用。通过产品创新、新材料研发和应用、节能减排、绿色制造以及提升产业整体竞争力等方面的应用,为新质生产力的发展注入了新的活力。

1CAE仿真技术促进企业的产品创新

在传统产品研发过程中,设计师往往需要通过大量实验和试错来验证设计方案的有效性。然而,这种方法不仅效率低下,而且成本高昂。相比之下,CAE仿真技术可以在计算机环境中模拟产品的性能表现,帮助设计师在产品设计阶段就预测产品的性能,从而优化设计方案,提高产品质量,打造企业核心竞争力。

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例如,在汽车制造业中,CAE仿真技术被广泛应用于车身结构、NVH、碰撞安全等方面的模拟分析,有效缩短了产品研发周期,降低了研发成本。

延伸阅读:《从设计到研发,CAE仿真技术为汽车智造保驾护航》

2CAE仿真技术在新材料研发的核心作用

随着材料科学的不断发展,新型材料在产业领域的应用越来越广泛。然而,新型材料的性能往往难以通过实验手段进行准确评估。CAE仿真技术可以发挥其独特的优势,通过模拟材料的力学行为、热学行为等性能,为新型材料的研发和应用提供有力支持。

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例如,在航空航天领域,CAE仿真技术被用于模拟高温、高压等极端环境下的材料性能,为新型材料的研发和应用提供了重要依据。

3CAE仿真技术助力企业节能减排

在2024年的国民经济与社会发展计划的主要任务中,第七条明确提出深入推进生态文明建设和绿色低碳发展,加快建设美丽中国。随着全球环保意识的日益增强,节能减排、碳中和、绿色制造已成为现代产业发展的重要趋势。

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图片来源:网络

CAE仿真技术可以通过模拟分析产品生产过程中的能耗、排放等参数,为优化生产流程、提高能效提供科学依据。同时,通过模拟分析产品生命周期中的环境影响,还可以为企业制定更加合理的绿色制造策略提供有力支持。


神工坊作为一站式高性能工业仿真平台,以国家超级计算无锡中心丰富的软件资源和海量的硬件资源为支撑,业务覆盖航空航天、汽车制造、船舶机械、能源环保等行业领域,为用户提供优质的高性能仿真云服务、仿真软件并行架构升级、复杂仿真应用定制以及仿真软件云化开发服务,为新质生产力的蓬勃发展注入创新活力。

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首次发布时间:2025-03-12
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SimForge 案例分享|击碎算力瓶颈,神工坊赋能搅拌釜生物反应器仿真

在生物工程领域,搅拌釜生物反应器是细胞培养、发酵工艺开发的核心装备。其内部流场均匀性、氧传递效率及剪切力分布的精准控制,直接关系产物收率与工艺稳定性。然而,传统仿真手段在应对多相流耦合、瞬态动力学分析等高复杂度场景时,常因算力资源不足导致模型简化过度、收敛困难,甚至被迫牺牲仿真精度。场景直击,痛点解析1多物理场耦合计算超载在搅拌釜生物反应器中,流体力学场、传热场和传质场之间存在着紧密的耦合关系。通过多物理场耦合计算,可以深入了解搅拌釜生物反应器内各个物理场的相互作用机制。例如,流场和颗粒分布的动态模拟需要实时计算流体的速度、压力和颗粒的分布情况。[1]但求解这些耦合的偏微分方程对算力的要求非常高,尤其是在处理大规模反应釜时,容易出现计算超载的情况。2网格规模与精度矛盾网格越密,网格数量越多,计算结果越精确,但过大的网格规模将消耗庞大的计算资源[2]。例如,千万网格会致使本地工作站内存溢出,但缩减后又会导致关键涡流区域解析度不足。3参数优化效率低下参数优化:在工程设计领域,“参数优化”是指通过系统地调整和优化设计变量(参数),以使系统或产品的性能达到最优或满足特定的设计要求。[3]比如在过去传统搅拌釜生物反应器设计仿真流程中,需要改变各主要部件的结构和尺寸参数,进行分析对比。[4]参数优化的过程通常需要进行多次仿真计算,以寻找最优的参数组合,这对于计算资源和时间成本都是巨大的消耗。技术突围,精准赋能“本地没有高性能设备,软硬件投入及维护成本又高,导致搅拌釜生物反应器仿真工作效率低下。”“每次提交任务都要排队等HPC资源,参数调整后又要重新排队,研发周期完全不可控。”这是一线工程师、科研人员的真实困境,也正是SimForge高性能仿真云平台的技术攻坚方向。1.专业GPU并行渲染,操作丝滑如本地仿真SimForge高性能仿真云平台实现了多GPU的分时共享,同时支持大规模仿真数据的多GPU服务端并行渲染,让10亿+网格可视化无压力。这意味着在处理搅拌釜生物反应器复杂的流场、颗粒分布等大规模数据可视化时,工程师不再需要因本地设备性能不足而困扰,云端的操作体验也可以和本地高性能工作站上的作业流畅度一较高下。SimForge平台Fluent性能测试结果注:仿真云平台2最高只能64核并行使用2."超算级资源池+工业级软件栈"的垂直整合架构SimForge拥有亚洲最大的价值2亿的商业仿真软件授权,搭建了“传统商软+开源/国产软件+自研定制软件”的“工业级软件栈”,配合超算资源支持,单体软件并行最高可达2048核。以搅拌釜生物反应器仿真为例,无论是多物理场耦合计算超载,还是网格规模与精度难以两全的难题,都能借此迎刃而解。3.实时计费,精准结算,风险可控SimForge采用实时计费,精准结算的模式,让用户在使用过程中能够清晰了解费用情况,风险可控。无论是短期的集中计算任务,还是长期的研发项目,都能根据实际使用情况灵活计费,避免了资源浪费和不必要的成本支出,以及日常软硬件维护的烦恼。结语基于SimForge高性能仿真云平台的软硬件支撑,用户极大降低了软硬件的一次性投入成本,避免了日常软硬件维护烦恼。用户通过web,即享受了“PC式高性能体验”,使用超算硬件资源和海量软件资源开展仿真作业,实现从前处理建模到结果可视化的全云端闭环,高效完成了搅拌釜生物反应器仿真工作。参考文献:[1]丁敬斌.反应釜搅拌性能有限元仿真分析CFD辅助设计应用[J].科学技术创新,2022(26):68-71.[2]周储朋,钱善华,任海栋,等.基于流体仿真的搅拌器结构参数对搅拌特性影响研究[J].化学工业与工程,2024,41(3):124-134.[3]LIUPeilin,TIANLifeng,QIUTian,LILihui,HuangFuxiang,YINBingang,ZHUGang.ROVControllerParameterOptimizationSimulationBasedonCombinatorialOptimizationAlgorithmJ.OceanEngineeringEquipmentandTechnology,2023,10(1):64-70.[4]孙庆丰.搅拌釜式生物反应器设计及优化[D].黑龙江:哈尔滨工业大学,2007.

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