航空仿真技术革新,创新算法驱动全场景突破

2025-04-27

  在航空飞行器研制过程中,CAE仿真发挥着重要作用,高效的CAE数值仿真有助于减少实验周期,降低研制成本,提高研制效率。

  秩益科技自主开发的高解析度CAE仿真软件DIMAXER集成高质量网格生成、高可信度求解(High-fidelity simulations)与后处理功能,支持流体、结构、传热、噪声、电磁、燃烧多物理场仿真分析,可进行复杂系统级工业问题的无(低)模化/无(低)简化高可信度仿真。

  相较于传统CFD软件,DIMAXER软件的技术突破体现在:

  STE-KEP-FR 时空一体化算法:通过创新的时空能量守恒格式,在相同算力投入下,可将仿真解析度提升2个量级,实现从宏观流场到微尺度涡结构的全尺度解析

  全异步并行计算模型:突破传统同步计算的效率瓶颈,支持万核级并行计算,大幅降低复杂系统仿真的时间成本

  工业级工程验证:已在多个国产主力机型研发中完成验证,在升阻力系数计算误差控制、转捩位置预测等关键指标具有明显优势。

 

  DIMAXER软件航空仿真功能

  优势及应用

  在航空数字化研发场景中,DIMAXER 软件的核心价值尤为凸显:

  多物理场仿真:已覆盖流体、传热、噪声、结构、燃烧、电磁等仿真功能,能够满足航空领域中复杂多物理场仿真需求,例如飞机起飞降落过程流固耦合场景;

  全工况精准仿真:亚、跨、超、高超音速全覆盖的高解析度仿真,为气动优化设计提供可靠数据支撑;转捩位置精确预测,有效辅助气动噪声计算,助力分析声源及降噪处理;

  系统级研发赋能:支持飞发一体化、航空发动机整机连算整级全周大涡模拟等,推动航空研发从部件级优化向全局性能协同的跨越。

  01、支持多物理场仿真计算

  DIMAXER软件支持多物理场仿真计算,目前已覆盖流体、结构、噪声、传热、燃烧、电磁等仿真功能。

流体

流体 

结构

结构 

噪声

噪声  

640 (3)

  流热固耦合 

电磁

电磁 

燃烧

燃烧

                                                                                     

  02、全球首个实用化壁解析LES求解器求解实际工况飞行器

  超20亿求解点,CRM-HL增升装置5阶精度求解:

  网格数量:1650万

  5阶精度求解

  求解点:20亿+

  基于40张GPU卡计算

  32小时可完成一个流动周期计算求解

  03、高阶算法实现粗网格细流场

  DIMAXER软件核心算法STE-KEP-FR基于通量重构理论构建。该算法在每个单元内根据阶次不同分布多个求解点,从而实现粗网格下对精细流场的高效解析效果。

VKI59跨音叶栅不同网格以及不同阶次精度下的结果
VKI59跨音叶栅不同网格以及不同阶次精度下的结果

  VKI59跨音叶栅不同网格以及不同阶次精度下的结果

  基于DIMAXER软件对VKI59跨音叶栅不同网格以及不同阶次精度进行计算,可以明显的看出,同等网格单元数量下,阶次越高,求解点越多,流场细节越丰富;同等阶次下,网格数量越多,求解点数目也越多,流场更具高保真效果。

  04、亚、跨、超、高超音速全覆盖

  DIMAXER流动求解器,支持不可压缩与可压缩流动的计算分析,全面覆盖亚音速、跨音速、超音速及高超音速等所有速度范围的仿真需求。

  当流速低于0.3马赫时,推荐使用不可压缩求解器;当流速高于0.3马赫时,则使用可压缩求解器。在边界条件方面,DIMAXER软件提供多种选项,包括速度入口、压力出口、远场自由流动以及总温总压等形式,能够灵活应对各类仿真场景的需求。

亚、跨、超、高超音速全覆盖

  05、支持航空叶轮机械气动仿真

  DIMAXER软件支持多种应用场景,例如桨扇、多级轴流、离心等。灵活的网格划分方式,无需简化建模,可处理叶片受损、盘腔等复杂几何。

640 640 (1)
640 (2) 640 (3)

  06、支持求解复杂几何运动及变形问题

  DIMAXER软件全自动高精度动态自适应浸入式边界法求解复杂几何运动及变形问题,适用于大规模多尺度带运动部件复杂问题求解,基本无前处理及网格生成压力,计算效率高,数亿至数十亿求解点规模典型高解析度算例,使用小规模游戏显卡计算平台从导入几何到完成计算及后处理的全流程,可在数小时到一天之内完成,适用于性能快速评估,动态参数精细仿真,优化设计等。

  直升机旋翼大涡模拟

  07、动静交界面及动态重叠网格不损失精度

  DIMAXER软件核心算法STE-KEP-FR,不需要网格间模版,理论上使用非匹配网格(Non-Conformal)及重叠网格(Overset)不损失精度,这为处理动静交界面及刚体运动计算带来很大便利,支持叶轮机械、旋转及运动变形问题高可信度仿真。

  旋转动静交界

  08、业界最快整级壁面解析LES,高保真高效率数值模拟

  在多级叶轮机械动静干涉、时序效应、失速过程的分析中,由于多排叶片产生的相干频率和涡脱落频率可能高达百万量级,DIMAXER支持CPU/GPU异步采样,可以捕获高达1亿赫兹的非定常流动信息,能够满足科研和工程的仿真需求。

  5级压气机

  5级压气机网格量共约1850万,网格展弦比小于500。

  对 5级 压气机仿真采用 40张 Nvidia RTX-4090D显卡,约 74小时 可以模拟转子旋转一周。

  6级压气机

  6级压气机网格量共约2150万,网格展弦比小于500。

  对 6级 压气机仿真采用 48张 Nvidia RTX-4090D显卡,约 67小时 可以模拟转子旋转一周。

 

  可以看到,虽然计算的网格量增加了16%,但是由于算力增加了20%,计算时间反而减少了9%,这说明DIMAXER的计算规模随计算的网格量线性增长,算力的增加也能取得近似线性的加速比。

推荐文章

引领 CAE 进入高解析度系统级工业仿真新时代

预约试用

Copyright © 2026 深圳秩益科技有限责任公司苏ICP备2025208929号

网站地图 | 隐私政策

回到顶部