可回收火箭凭借发射成本的大幅降低，正重塑航天产业商业模式，撬动卫星互联网、太空旅游、在轨制造、深空货运等万亿级产业链发展。目前，国际标杆SpaceX猎鹰-9轨道级可重复使用火箭已具备技术成熟度；国内可回收火箭密集发射，技术探索也迈入新阶段。

火箭的箭体热防护、尾焰管控与喷管性能优化是保障火箭多次安全往返、稳定复用的核心技术关口，针对火箭尾流高超音速射流的精细化仿真，是必要的前置核心环节。

01 精度与效率双重突破

基于DIMAXER高阶仿真云平台，秩益完成了20亿网格点的四喷管火箭高超音速射流全空间高保真瞬态仿真，以底层算法创新打破了传统仿真精度与效率瓶颈。

火箭工作时，尾部喷出的燃气射流具备超高温、超高压力、强湍流、多尺度掺混、多物理场强耦合、非定常瞬变等极端特征，流场结构复杂、瞬息万变。

理解火箭极端飞行场景下的真实射流机理，是研发提效的基础，传统仿真现已难以满足行业的迫切需求：

精度：难以精准还原射流扩张、空气卷吸、冷热掺混精细全过程

效率：面对全空间全域仿真的超大网格需求，普遍存在算力瓶颈，易出现数值耗散问题；计算周期冗长，严重制约可回收火箭研发效率提升。

秩益科技通过底层算法创新，避免了传统方法成本的几何级攀升，在稳定可控的计算成本下，实现了仿真解析精度的量级提升。

20亿网格量级的LES仿真，满足工业级收敛标准下，不同方案算力周期与成本大致对比如上

DIMAXER以四阶高精度可压缩算法，适配高温高压燃气与低温大气跨密度比的极端流动工况，精准处理可压缩效应、激波与湍流掺混等难题；以2节点、16张GPU卡的计算配置，历时15天，稳定完成了长周期、20亿网格点的超大规模求解。

02 四喷管火箭高超音速射流仿真结果

本次仿真完整追踪火箭燃气射流从喷出到稳定成型的全流程，精准描述了从射流初生到火焰充分发展的演化规律。仿真结果精准还原了射流剪切层、湍流涡、马赫环、激波等核心细微流动特征，多场耦合特征贴合真实射流机理，结构保真度较高。

密度与压力场演化

全域温度与速度场演化

喷口近场燃气高速喷射、形态紧凑，远场射流逐步扩散舒展，整体射流轮廓完整、边界清晰，无数值弥散与失真问题，精准还原了真实工况下高超音速燃气射流的宏观演化，解决了传统仿真易出现射流形态畸变、阶段区分模糊问题。

直观展示射流全域温度、速度、压力、密度等多物理场耦合分布规律：

温度场

压力梯度

速度云图

高精度的细微流场结构，清晰复现了火箭射流典型的周期性马赫环、尾区激波、膨胀波系，波系层次分明、位置及强度贴合理论规律；同时完整还原了射流高速流动下的湍流掺混、气流剪切及波系干涉等极端流动机理。

高超音速喷嘴温度场

依托本次高精度燃气射流仿真数据，可直接赋能液氧甲烷火箭发动机工程研发：

喷管性能优化：精准复现马赫环、激波、湍流涡环等精细流场，定位高温高压冲击区，优化喷管型面，减少能量损耗、提升推力效率；

结构热防护设计：输出全域温/速/压多场量化数据，预判壳体、喷管热/气动载荷，指导材料选型与强度校核，规避冲蚀、振动失效；

多工况控制迭代：完整复现射流全周期演变，分析启动、稳态各类工况流场波动，优化点火与喷射控制策略。

后续，秩益DIMAXER将进一步提升计算速度，持续迭代优化化学反应燃烧模型，导入火箭真实推进剂理化参数，实现燃料在液体火箭发动机从点火、燃烧、喷注出流全流程一体化仿真，以高品质时空四维全域物理场仿真数据分析，推动商业航天实现研发效率与工程化能力的跃升。

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