在制造業(yè)的數(shù)字化升級(jí)趨勢(shì)下，汽車制造、航空航天、高鐵交通、船舶工業(yè)等領(lǐng)域的制造業(yè)企業(yè)已廣泛采用工業(yè)軟件作為數(shù)字化和智能化進(jìn)程中的核心組成部分，以提升設(shè)計(jì)能力和制造水準(zhǔn)。然而，眾多工業(yè)軟件在軟件架構(gòu)、計(jì)算效率、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互、AI 應(yīng)用等方面已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)今制造業(yè)高速發(fā)展的需求。

熙流數(shù)字科技公司（以下簡(jiǎn)稱為“熙流數(shù)字”）是領(lǐng)先的 CAE/CFD 工業(yè)軟件自主開發(fā)團(tuán)隊(duì)及服務(wù)商，旗下 Aerocae“氣動(dòng)咖”工業(yè)流體仿真平臺(tái)是熙流數(shù)字的核心產(chǎn)品，在 NVIDIA 計(jì)算平臺(tái)的高性能加持下，熙流數(shù)字幫助制造業(yè)企業(yè)客戶實(shí)現(xiàn)了高效、逼真、可擴(kuò)展的工業(yè)流體仿真，進(jìn)而大幅提高設(shè)計(jì)與研發(fā)效率。

新能源汽車時(shí)代下，工業(yè)軟件面臨全新挑戰(zhàn)

以汽車行業(yè)為例，傳統(tǒng)的“汽車三大件”（即發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和底盤）是車企以往關(guān)注的核心，但如今新能源汽車領(lǐng)域高速發(fā)展，工業(yè)軟件的應(yīng)用場(chǎng)景也正在發(fā)生變化，風(fēng)阻系數(shù)、汽車涉水、電池散熱等新的軟件應(yīng)用場(chǎng)景帶來(lái)了更多挑戰(zhàn)。

在眾多車企紛紛轉(zhuǎn)向新能源汽車的過(guò)程中，新車型的研發(fā)周期也從過(guò)去的 5 年縮短到了現(xiàn)在的 18 個(gè)月，且研發(fā)成本控制變得愈加精細(xì)。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程、縮短仿真時(shí)間并提升協(xié)作效率，車企需要采用新一代工業(yè)軟件系統(tǒng)，通過(guò)性能強(qiáng)大的硬件與功能完備的軟件來(lái)賦能研發(fā)與制造工作流。

NVIDIA 賦能熙流數(shù)字

Aerocae 工業(yè)流體仿真平臺(tái)

為了應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，熙流數(shù)字采用 NVIDIA 計(jì)算平臺(tái)來(lái)支持其工業(yè)平臺(tái)，為工業(yè)流體仿真的三個(gè)環(huán)節(jié)（前處理、求解器和后處理）帶來(lái)更高效率與更多功能。

前處理環(huán)節(jié)可視為仿真計(jì)算的準(zhǔn)備工作，包含 3D 幾何處理和網(wǎng)格劃分等任務(wù)， 往往十分繁瑣且耗時(shí)。NVIDIA GPU 具備高內(nèi)存且支持并行計(jì)算，強(qiáng)大的 CUDA Core 允許處理大型圖形、仿真和 AI 工作負(fù)載。Aerocae 采用了結(jié)構(gòu)化的直角網(wǎng)格進(jìn)行空間劃分并結(jié)合 AI 技術(shù)，簡(jiǎn)化了該環(huán)節(jié)的人工處理量，最終實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)化網(wǎng)格生成。相較于 CPU 解決方案，使用 NVIDIA GPU 的網(wǎng)格生成計(jì)算速度提升了約 30 倍。

求解器階段需要對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，在 NVIDIA CUDA 架構(gòu)的基礎(chǔ)上，Aerocae 選擇了較新的 LBM 方法作為底層方法，相對(duì)傳統(tǒng)的 FVM 算法，LBM 方法所需的格點(diǎn)數(shù)量更多，但每個(gè)格點(diǎn)的計(jì)算更為獨(dú)立，沒有全局依賴。NVIDIA 并行計(jì)算架構(gòu)可以支持 Aerocae 在復(fù)雜計(jì)算工況下（動(dòng)態(tài)耦合/氣動(dòng)噪聲/多相流），實(shí)現(xiàn)高于傳統(tǒng) FVM 流體仿真軟件的 10~30 倍性能。

數(shù)值計(jì)算完成后，則進(jìn)入了后處理階段，在此階段需要考慮如何呈現(xiàn)計(jì)算結(jié)果，常見的展示方式包括云圖、曲線、對(duì)比報(bào)告等。NVIDIA RTX GPU 具備強(qiáng)大的渲染能力并支持眾多渲染功能，例如：粒子追蹤讓 Aerocae 在仿真的同時(shí)可以生成體積煙霧，令用戶直觀地感受到仿真效果；NVIDIA 的全局光照（Global Illumination）和光線追蹤（Ray Tracing）技術(shù)等可以模擬光線的物理行為，進(jìn)一步提升渲染結(jié)果的真實(shí)感；NVIDIA OptiX 引擎可用于加速光線追蹤算法，所具備的 AI 降噪器能顯著縮短渲染無(wú)噪點(diǎn)高保真圖像的時(shí)間。

實(shí)現(xiàn)高效率且可擴(kuò)展的工業(yè)流體仿真

目前，由 NVIDIA 賦能的熙流數(shù)字 Aerocae 工業(yè)流體仿真系統(tǒng)已部署于多家車企的 POC 驗(yàn)證及使用階段，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的操作流程、多元化的功能模塊與超真實(shí)的后處理效果，不僅提高了工程師的效率，也有效促進(jìn)了技術(shù)人員與非技術(shù)人員之間的精準(zhǔn)溝通。

Aerocae 工業(yè)流體仿真軟件的全流程均基于 NVIDIA RTX GPU 及 NVIDIA 并行計(jì)算架構(gòu)而設(shè)計(jì)，因此在復(fù)雜工況下的計(jì)算效率得到了大幅提升，用戶還可以進(jìn)行方便快捷的 GPU 算力擴(kuò)展。隨著 NVIDIA 技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)流體仿真工作流將得到進(jìn)一步迭代。

熙流數(shù)字創(chuàng)始人兼 CEO 牟熙表示：“Aerocae 工業(yè)軟件將見證新能源行業(yè)的持續(xù)迭代，并伴隨其共同成長(zhǎng)，我們將致力于汽車流體應(yīng)用場(chǎng)景的全覆蓋，助力車企在空氣動(dòng)力學(xué)、氣動(dòng)噪聲、水管理、熱管理、工業(yè)數(shù)字孿生等方面的長(zhǎng)足進(jìn)步。作為 NVIDIA 初創(chuàng)加速計(jì)劃會(huì)員，熙流數(shù)字獲得了市場(chǎng)、技術(shù)等多方面的支持。我們還獲邀參與了 2023 NVIDIA 初創(chuàng)企業(yè)展示活動(dòng)，希望共同拓展更廣泛和深入的行業(yè)應(yīng)用。”

本文內(nèi)圖片由熙流數(shù)字制作，如果您有任何疑問(wèn)或需要使用圖片，請(qǐng)聯(lián)系熙流數(shù)字。

NVIDIA 初創(chuàng)加速計(jì)劃

NVIDIA 初創(chuàng)加速計(jì)劃（NVIDIA Inception）為免費(fèi)會(huì)員制，旨在培養(yǎng)顛覆行業(yè)格局的優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)公司。該計(jì)劃聯(lián)合國(guó)內(nèi)外知名的風(fēng)投機(jī)構(gòu)，創(chuàng)業(yè)孵化器，創(chuàng)業(yè)加速器，行業(yè)合作伙伴以及科技創(chuàng)業(yè)媒體等，打造創(chuàng)業(yè)加速生態(tài)系統(tǒng)。能夠提供產(chǎn)品折扣、技術(shù)支持、市場(chǎng)宣傳、融資對(duì)接、業(yè)務(wù)推薦等一系列服務(wù)，加速創(chuàng)業(yè)公司的發(fā)展。

審核編輯：劉清