無網(wǎng)格技術(shù)創(chuàng)新 十灃科技推出光滑粒子法仿真軟件TF-SPH

近日，十灃科技推出光滑粒子法仿真軟件TF-SPH，以無網(wǎng)格技術(shù)、粒子法、GPU加速、高精度先進(jìn)算法四項(xiàng)技術(shù)結(jié)合創(chuàng)新，有效克服傳統(tǒng)網(wǎng)格類算法與粒子類算法難以模擬、算法中斷、計算效率和計算精度偏低等問題。該產(chǎn)品的推出，將有期望滿足復(fù)雜工程問題一體化快速仿真需求，在環(huán)境工程、水利工程、航空航天等重要領(lǐng)域，進(jìn)一步促進(jìn)重要高端裝備產(chǎn)品與工程設(shè)施研發(fā)水平提升。

據(jù)悉，TF-SPH實(shí)現(xiàn)了解耦有限粒子法DFPM和核梯度修正KGC，具備二階精度，對粒子分布不敏感，穩(wěn)定性更高;通過粒子位移修正方法(Particle Shift Technology)，可以避免粒子不均勻以及負(fù)壓的產(chǎn)生，提供更穩(wěn)定的計算結(jié)果;通過排斥力、虛粒子、耦合動力等方法，處理復(fù)雜邊界，有效阻止粒子穿透、減小壓力震蕩，保證了固壁區(qū)域的計算精度;通過delta-SPH、人工粘性等方法，有效解決了壓力場計算不準(zhǔn)確的問題，提升了計算穩(wěn)定性;通過自適應(yīng)粒子加密，就是局部加密，可以在局部提高計算精度同時不對計算量產(chǎn)生大的影響。

此外，為提升計算效率，TF-SPH采用高效GPU并行算法，將提供比CPU大幅的加速。以圓柱入水算例為例，每一個時間步，CPU計算需要數(shù)分分鐘，而GPU用Nvidia Geforce RTX 2080 Ti 并行大概是0.7秒。

在軟件功能方面，TF-SPH支持模型的創(chuàng)建和STL模型導(dǎo)入，可以對幾何體進(jìn)行縮放、平移、旋轉(zhuǎn);其內(nèi)置剛體運(yùn)動學(xué)模塊，可以靈活定義剛體運(yùn)動;還支持處理自由滑移邊界、無滑移邊界、出入口壓強(qiáng)等各種邊界條件等。

據(jù)了解，TF-SPH還在開發(fā)更多新功能。在前處理方面，TF-SPH將實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的貼體粒子的離散，模型網(wǎng)格的粗化和細(xì)化，可以更快更精確的進(jìn)行粒子初始化;在求解器方面，將實(shí)現(xiàn)粒子自適應(yīng)加密、汽車懸架模型以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的汽車涉水模擬、完整的金屬增材制造仿真，以及SPH和離散元方法的流固耦合;在后處理方面，將實(shí)現(xiàn)流體粒子渲染，更加酷炫的材質(zhì)添加等等。

相對于傳統(tǒng)流體力學(xué)仿真軟件，TF-SPH具備獨(dú)特優(yōu)勢。TF-SPH沒有網(wǎng)格類算法在大變形時的畸變問題，省去了用戶在網(wǎng)格剖分、前處理方面的繁重工作;TF-SPH基于拉格朗日法，沒有對流項(xiàng)，很容易處理自由液面、界面大變形等強(qiáng)非線性運(yùn)動特征;其采用GPU加速，提供高性能計算和高并行效率，克服了傳統(tǒng)粒子法計算效率低的問題;TF-SPU采用了高精度先進(jìn)算法，克服了傳統(tǒng)粒子法計算精度低的問題。

TF-SPH在激光焊接、金屬增材制造、汽車涉水等工業(yè)制造中有廣泛應(yīng)用空間;同時，環(huán)境工程，如山體滑坡、潰壩、城市內(nèi)澇等，也可借助TF-SPH提升工程問題仿真分析效率。

十灃科技，致力于高端研發(fā)設(shè)計類工業(yè)軟件、數(shù)字孿生系統(tǒng)與仿真云服務(wù)平臺自主研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。公司有著十余年的技術(shù)積累，核心技術(shù)脫胎于國家重大科研計劃和行業(yè)工程化應(yīng)用項(xiàng)目。得益于雄厚的技術(shù)積淀及研發(fā)實(shí)力，公司已發(fā)展成為先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)尋求安全、高效、自主可控研發(fā)平臺和技術(shù)解決方案時的重要選擇。

審核編輯 黃昊宇