微型燃气轮机是微小型无人机及移动发电装置的核心动力系统，其功率密度、响应速度及集成度直接关系到现代高端装备的综合效能与经济性。

然而，随着发动机几何尺寸的缩小，其内部流动环境面临高转速、高热负荷以及强非定常瞬变等复杂工况，多物理场耦合效应显著。传统基于简化模型或单部件研发手段，已难以精确捕捉微型燃气轮机内部复杂的流动机制。因此，在数值模拟层面，全机、全流道、高保真仿真已成国际学术界与工业界必然趋势。

目前，法国CERFACS（欧洲科学计算研究中心）为代表的顶尖机构，已实现了整机全环结构的非定常大涡模拟（LES），但数十亿级网格的整机热态耦合仿真，依然面临数值耗散、复杂几何处理、超大规模并行、计算成本高昂等挑战。

面对当下挑战，秩益DIMAXER依托高阶数值算法，针对典型的KJ66微型燃气轮机，以低于行业2个量级的计算成本，实现了16亿求解点的超大规模精细化仿真，为整机数字化设计研发提供了高可信度、高效率的数据支撑。

01 KJ66整机几何模型

KJ66是典型的微型燃气轮机，整机结构高度紧凑。核心热端部件由单级离心压气机、环形燃烧室及单级轴流涡轮组成。各部件在极端工况下紧密耦合，共同完成复杂的气动热力循环。

整机几何模型

02 整机网格划分 交界面无损传递

压气机、燃烧室和涡轮各部分精细网格细节及规模如下图所示。其中，压气机部分求解点为8亿，燃烧室部分求解点为4.8亿，涡轮部分求解点为2.8亿。

DIMAXER高阶守恒通量重构算法，可使不同部件（压气机、燃烧室、涡轮）之间的交界面实现信息无损传递。这让整机网格组装具备高度自由：可按需单独生成各部件网格，再通过DIMAXER交界面算法装配拼接，无需强制节点对齐或全局共形网格，极大降低了超大尺度整周建模的网格生成难度。

03 超大规模 高效计算

针对KJ66微型燃气轮机全流道的LES仿真，采用四阶精度可压缩格式、16亿求解点规模，以8张GPU显卡构建了异构加速集群，单圈完整旋转周期的计算耗时仅1.6天，算力成本降至千元级。

对标国内外现有的同类大规模高保真流体仿真，秩益DIMAXER在更短周期内，以极大的成本节约，实现了同等规模的高保真仿真，为工业级高并发、低成本仿真提供了全新路径。

04 整机仿真数据与流场解析

DIMAXER卓越的流场解析精度，可深度解构各核心子部件的本征特性及其复杂的非线性耦合机制。

跨部件典型截面流场时空演变及叶片载荷动态响应特征

在动静交界面处理上，实现了物理量的强连续性映射，有效抑制了跨界面数值耗散，确保了交界面两侧计算数据精度的一致性。

RS交界面数据连续无损失

针对压气机区域，DIMAXER精确捕捉并表征了离心流场中特有的三维旋流演变与压力梯度分布规律；在燃烧室精细化仿真中，三次风的射流掺混轨迹与气流组织结构得到了高保真还原。

压气机区域流场的动态演变特性

更关键的是，DIMAXER结果数据精准模拟了燃烧室的强扰动对下游涡轮叶片的瞬态影响，为航空发动机整机性能的精细化评估与多学科设计优化提供了高可信度的物理准则与数值支撑。

涡轮50% B2B截面的流场演变规律

在此基础上，我们以收敛的冷态流场计算结果为初始流场，引入涡耗散模型（Eddy Dissipation Model, EDM）开展反应态数值模拟。通过该模型对化学反应速率受湍流混合控制过程的精确表征，系统能够进一步捕捉燃烧过程中的放热分布与组分演变。

整机典型截面与通流部件表面热力场及气动载荷的非定常演化特征

不同截面温度演化趋势

通过在燃烧室出口及主燃区中心线等关键区域布设高密度数值监测点，系统实现了对流场演化与组分动态分布的全程实时监控。

典型测点处高频湍流脉动细节解析

结语

本次KJ66整机联算充分验证了秩益DIMAXER在整机全三维高解析度时空四维精细物理场的仿真计算能力，依托单节点8张GPU显卡完成16亿求解点规模的高精度仿真，为微燃机整机全流程的机理分析与设计优化，提供了高可信度的数据支撑。

随着DIMAXER批量化、常态化、低成本整机联动仿真能力的完善，高保真整机数据不再稀缺，秩益将面向行业核心痛点开展进一步攻关，从“如何高效计算”，转变为推进海量高保真整机数据的深度应用与场景落地。

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