计算精度效率双提升 十沣科技推出光滑粒子法仿真软件TF-SPH

Posted 2022-12-05 andy_haiying

　　近日，十沣科技推出光滑粒子法仿真软件TF-SPH，以无网格技术、粒子法、GPU加速、高精度先进算法四项技术结合创新，有效克服传统网格类算法与粒子类算法难以模拟、算法中断、计算效率和计算精度偏低等问题。该产品的推出，将有期望满足复杂工程问题一体化快速仿真需求，在环境工程、水利工程、航空航天等重要领域，进一步促进重要高端装备产品与工程设施研发水平提升。

　　据悉，TF-SPH实现了解耦有限粒子法DFPM和核梯度修正KGC，具备二阶精度，对粒子分布不敏感，稳定性更高;通过粒子位移修正方法(Particle Shift Technology)，可以避免粒子不均匀以及负压的产生，提供更稳定的计算结果;通过排斥力、虚粒子、耦合动力等方法，处理复杂边界，有效阻止粒子穿透、减小压力震荡，保证了固壁区域的计算精度;通过delta-SPH、人工粘性等方法，有效解决了压力场计算不准确的问题，提升了计算稳定性;通过自适应粒子加密，就是局部加密，可以在局部提高计算精度同时不对计算量产生大的影响。

　　此外，为提升计算效率，TF-SPH采用高效GPU并行算法，将提供比CPU大幅的加速。以圆柱入水算例为例，每一个时间步，CPU计算需要数分分钟，而GPU用Nvidia Geforce RTX 2080 Ti 并行大概是0.7秒。

 　　在软件功能方面，TF-SPH支持模型的创建和STL模型导入，可以对几何体进行缩放、平移、旋转;其内置刚体运动学模块，可以灵活定义刚体运动;还支持处理自由滑移边界、无滑移边界、出入口压强等各种边界条件等。

　　据了解，TF-SPH还在开发更多新功能。在前处理方面，TF-SPH将实现更精细的贴体粒子的离散，模型网格的粗化和细化，可以更快更精确的进行粒子初始化;在求解器方面，将实现粒子自适应加密、汽车悬架模型以实现更精细的汽车涉水模拟、完整的金属增材制造仿真，以及SPH和离散元方法的流固耦合;在后处理方面，将实现流体粒子渲染，更加酷炫的材质添加等等。

　　相对于传统流体力学仿真软件，TF-SPH具备独特优势。TF-SPH没有网格类算法在大变形时的畸变问题，省去了用户在网格剖分、前处理方面的繁重工作;TF-SPH基于拉格朗日法，没有对流项，很容易处理自由液面、界面大变形等强非线性运动特征;其采用GPU加速，提供高性能计算和高并行效率，克服了传统粒子法计算效率低的问题;TF-SPU采用了高精度先进算法，克服了传统粒子法计算精度低的问题。

　　TF-SPH在激光焊接、金属增材制造、汽车涉水等工业制造中有广泛应用空间;同时，环境工程，如山体滑坡、溃坝、城市内涝等，也可借助TF-SPH提升工程问题仿真分析效率。

 　　十沣科技，致力于高端研发设计类工业软件、数字孪生系统与仿真云服务平台自主研发及产业化。公司有着十余年的技术积累，核心技术脱胎于国家重大科研计划和行业工程化应用项目。得益于雄厚的技术积淀及研发实力，公司已发展成为先进制造产业寻求安全、高效、自主可控研发平台和技术解决方案时的重要选择。