再谈“两C融合”——FloEFD帮助企业实现CFD和CAD的两C融合
这两天的重大新闻之一是华为的公主被加拿大拘捕，美国要求引渡。在中美日益复杂博弈模型的背后，结论自然是，美国开始对华为下手了。然而中国大企业有那么多，美国为啥选择华为呢？答案也不复杂，华为的创新能力已经触动了美国的某根神经，美国对华为产品的排斥却不是什么新闻。
产品是功能的载体，创新能力在产品研发迭代中持续不断的起作用，从而创造出最具竞争力的产品，来满足市场需求或者未来的市场需求。创新能力的竞争已经成为世界未来竞争的主要战场，因此美方的敏感也是可以理解的。而企业的创新能力建设的路径基本上伴随着企业数字化的进程，从CAD的甩图板，CAE的虚拟实验，CAM，CAPP等等林林总总，企业力求把自己的核心竞争力封装在这些数字化的工具里面，形成企业自我的研发创新体系。理想的创新体系，可复 制，可再生，不依赖于某些特定的人。但原有的创新体系却会受到计算机技术的限制，随着计算机技术的发展，我们必须重新定义企业的研发流程。
“两C融合”正是出于这方面的思考，原有的CAD和CAE的分步式协作，已经不能满足日益加速的产品创新需求，为了降低研发成本，提升研发效率，需要在产品设计的开始阶段就要加入仿真的元素，让CAD的工程师在产品的设计迭代中，熟练使用仿真工具，“一次性”的设计出高质量、高性能的产品。（有关“两C融合”可以参考上一篇文章《也谈CFD和CAD的“两C融合”——未来的企业CFD模式》）
而实际上“两C融合”的实施过程并没有那么顺利，分析其原因有很多。
现有的研发流程背后是企业的考核制度，员工的工作岗位对应的是工作职责，和绩效，收入挂钩，而“两C融合”势必会打破现有的工作架构，如何重新定义研发流程，考核员工绩效，这是抛给管理者的第一个课题；
重新定义研发流程，对企业的会产生短期和长期的影响，而这需要决策者有清晰的头脑和坚定的信心；
让CAD的工作师做CAE，那CAE工程师还有用吗？把他们从繁重的，重复的劳动中解脱出来，但却无所事事，显然也不是想要的结果；
CAD工程师做CAE存在一定的困难，还需要学习和坚持，有一些权宜之计就是在CAD的工程师中找一些学习能力强的，兼 职做CAE的工作和导师，最后是换汤不换药，只是把CAE的原有工作从CAE部门挪到CAD部门，工作方式依然是交互的。
如果我们回到支撑“两C融合”相关产品的设计理念上。FloEFD作为嵌入式通用CFD求解器，通过和主流CAD的工具的无缝连接，从其产品设计理念，关键技术等，都是指向CAD工程师使用传统CFD的工作瓶颈。
FloEFD是CFD的新分支——同步CFD的应用产品。FloEFD是一款功能齐全的通用CFD工具，与Inventor，Solid Edge，SolidWorks以及其他主流MCAD系统集成。结合您的MCAD软件，FloEFD带来无限强大的仿真能力。同步计算流体力学 (CFD)是一项突破性技术，使得设计工程师能在整个产品生命周期，在他们熟悉的 MCAD 界面下，执行前端和同步 CFD 分析，从而缩短设计时间，与传统方法和产品相比，缩短时间以数量级计。与传统 CFD 工具相比，同步CFD能缩短高达65-75% 的时间，方便用户优化产品性能和可靠性，同时减少实验样品和研发成本，消除由交货期或产品质量问题引起的损失。
图1 传统仿真流程是交互式的
在传统 CFD 中，首先要将模型从 CAD 系统导出，导出的模型再导入到用户的 CFD 工具中，然后进行网格划分，求解，结果后处理以及将报告返回给设计团队。CFD 分析部分的工作通常是由专门的分析团队完成，或者外包，因此设计团队必须清楚说明需要解决的问题。当拿到结果报告后，实质上所分析的模型已经“过时”，因为随着设计工作的推进，设计不断更新，因此这就造成了结果总不能及时与设计相匹配。同步 CFD工作流程完全不一样。它无缝集成在MCAD环境中，分析工作是在 MCAD环境中完成，但是整个流程简单快速，通过简单的培训，对CAD软件的熟悉的工程师也可以在设计的同时，同步进行CFD计算，简单，快速，同时可以保证设计需要的精度要求。
图2 两C融合的仿真流程是同步的
同步CFD与传统CFD采用不同的工作方法。用来做同步 CFD 分析的模型是原始的 CAD 模型。这意味着不需要模型转换步骤，设计工程师也从未离开 CAD系统。因此，同步 CFD 不需要“模型转换”或“定义流体区域”步骤。网格生成的步骤仍需要，但它所需要的时间仅数分钟，而不是来回反复消耗数小时。同步 CFD 提供的另一优势是不必把计算结果体现在图表显示中。当设计工程师自己操作设计分析后，他们自然很快领会如何在 CAD 工具中建立适合分析的模型，消除“模型处理”步骤，因此节省的时间比图表显示的还要多。
为了让CAD工程师也能顺利的进行同步的CFD计算，产品开发者为FloEFD的产品开发植入了七大关键技术。
嵌入式CFD通用求解器，和主流的CAD工具实现无缝连接。FloEFD软件的出现，为CFD分析工程师带来了巨大的方便，这得益于FloEFD与主流CAD软件的完全无缝集成，使得FloEFD能够：完全嵌入CAD界面, 直接应用CAD模型，自动区分固体区域自动区分固体之外的流体区域，自动判定内部流动和外部流动区域；
自适应网格。网格划分是传统CFD软件分析中人工耗时最多的一个关键工作，也是对分析人员专业背景要求很高的工作。CFD分析结果对网格划分的质量依赖性很高，传统的CFD分析工程师都需要花费大量的时间和精力去划分高质量的网格。但是这一现状在FloEFD软件中将彻底改观，FloEFD强大的网格自动生成能力将工程师从繁重的网格划分工作中解放出来，因为FloEFD能够：自动进行固体和流体区域的网格划分，根据几何模型和求解自适应要求，自动细化/粗化网格，完全支持人工网格控制和局部加密；
修正的壁面函数，近壁面边界层网格的划分一直是传统CFD软件中一项重要的内容，FloEFD软件对壁面的处理有自己独特的优点：应用过渡网格(PartialCell)技术，壁面处理与网格无关，物理上修正的流动与换热边界层模拟；
强大的层流-过渡-湍流模拟能力，自动应用与网格无关的修正壁面函数，进行层流与湍流的模拟，自动判定层流区、过渡区、湍流区，无需指定流动特征。
自动收敛控制技术，采用Cutting-edge数值方法和多重网格技术提高收敛的稳性，得到可靠的求解，无数值假扩散保证求解一次成功；
支持“What-If”变量设计分析的项目克隆技术，无需对模型进行任何进一步的定义，允许对产品设计进行变量扫描，可用于产品设计中优化以确定合适的变量并支持批处理求解；
使用风格等同于主流CAD软件，用户界面易于使用，工程化的参数定义语言，基于特征的建模，动态可视后处理功能，带有工程数据库，可直接调用大量工程材料和模型等数据，包括风扇性能曲线等，同时自动生成Word/EXCEL后处理报告，支持将结果文件以API接口直接导入主流有限元(FEA)分析软件中。
FloEFD的产品设计及七大关键技术，很好地解决了CAD工程师从事常规CFD工作可能面临的困难，让普通的CAD的工程师在产品的设计过程中，就可以从事同步CFD仿真，帮助企业实现两C融合。但是在当今的主流CFD工具依然是STAR-CCM ，Fluent等传统的求解器的大背景下，对比FloEFD的产品设计目标，业内对FloEFD的认识和理解，还存在一定的差距。
由于FloEFD价格相对便宜，很多中小企业在选择CFD工具的时候看中的是他的价格以及易学易用性，仿真和设计的工作还是交互的，只是变成了CAD工具和FloEFD之间的交互；
企业由传统的CAE工具切换到FloEFD之前，习惯性的把FloEFD和传统CFD工具做对比，按照传统CFD的工作方式和思维习惯去衡量FloEFD，得到的评价结果也不是很正面。传统的CFD在企业运作多年，建立了很多BestPractice，使用者也具备大量的使用和评价经验，但面对FloEFD的时候，却不给FloEFD这样一个熟悉和成长的时间；
任何新的工具都要学习积累，FloEFD也不例外，由于商业宣传的某些导向，以及实际使用中的误解，很多人会把FloEFD当成一个简单的，精度不高的CFD工具，而实际上如果使用得当，FloEFD一样可以得到很高的工程精度，甚至比传统的CFD的精度还要高；
FloEFD的使用者是行业的专家，而不是CFD专家。就CFD 仿真而言，行业专家虽然在各自的工程领域（例如测试、化学工程、过程控制等）是专家，但就其使用CFD工具进行仿真，无疑是“非专家”，实际工程应用上，FloEFD应该去计算必要的，确定性的仿真工作，而不是像使用传统的更具开放性CFD工具一样，在未知的或者模糊的虚拟空间里探索；
FloEFD在”两C融合“的进程中，并不是孤立的，可以适度进行二次开发，并结合云计算，HPC，及1D/2D等相关软件，支持企业得到高效快速，高精度的仿真流程，从而可以实现让CAD工程师从事高精度快速的仿真，建立理想的研发体系。
任何工具都不是万能的，FloEFD绝不是一个简单的转换器。FloEFD作为一个同步的CFD工具已经得到业界的认同，欧洲某些汽车的OEM厂商比如大众、宝马或者是配件厂如马瑞利等，已经大规模的把FloEFD作为企业最重要的日常研发工具，在实际的研发流程起到至关重要的作用，这些企业在FloEFD上投入的每年租赁费用都超过百万美金，这足可以说明FloEFD给企业带来的价值是非常巨大的。
回顾“两C融合”的现阶段所面临的问题，以及CFD行业内沿用“CAE工具的评价尺度”去评价FloEFD的理解偏差，如果我们要期望使用FloEFD产品实现CFD的两C融合，我们就必须注意以下几个方面。
“两C融合”不仅仅是一个概念，它关乎到企业创新流程的改变和创新能力的产生，强化和复杂机制，需要企业定向投入和组织保证；
“两C融合”后原有CAE部门的工作依然至关重要，让CAD工程师从事CAE工作体现的是企业仿真工作的宽度，而让CAE工程师从繁重的重复的日常CAE工作解放出来，可以把工作精力转向某些对企业未来发展其决定作用的基础研究或者是前沿技术方面的探索上，提升企业CAE的高度，从而实现企业仿真高度和宽度的有机结合，提升企业整体的创新能力；
让CAD工程师从事CAE工作，也不是简单的解放CAE部门的能力，因为CAD部门的加入，势必会让仿真工作的样本数成几何级数的增长，企业会从中得到大量的经验和教训，从不断研发，完善，创新，加速企业建立核心能力；
两C融合的工作也不是一蹴而就，企业的创新能力的建设历来都是充满着艰辛和挫折，在明确的目标和合理的大框架下，实际实施的过程中还存在不确定性的因素，这就要求决策者的高瞻远瞩，坚定的信心和百折不饶的勇气。
我们需要在实践中学习，找到问题并分析问题的原因，抽丝剥茧并逐个搬掉在我们前进道路上的绊脚石，从而通过企业自身的个性化的创新体系来铸就企业独特的、内在的基因。华为被美国锁定源于他们的创新能力，而让华为走出目前困境的，有且只有能够依靠的，还是他们的创新能力。
