積鼎VirtualFlow的案例
積鼎流體仿真軟件VirtualFlow: 鋰電池液冷散熱數值計算
</p><p>2、VirtualFlow與Fluent計算的流體速度分布基本一致。</p><p><br></p><h1><strong>四、總結</strong></h1><p>運用VirtualFlow可以對電池模組進行散熱計算，其與Fluent軟件的計算結果基本一致。VirtualFlow與Fluent等主流CFD軟件相比，其主要特色在于：</p><p>1. 快速生成高質量網格，同時采用IST網格技術，流體域與固體域使用同一套網格，網格劃分更方便，而且可以高精度求解共軛換熱問題。</p><p>2. VirtualFlow的前處理對機器的性能要求較低，普通的辦公筆記本或者臺式機即可處理一億以上的網格算例。</p><p>3. VirtualFlow的湍流模型、多相流以及相變模型已在上百個場景驗證，其求解精度與Fluent同一級別，其可滿足大部分單相流、多相流場景的仿真需求。</p><p>4. 作為具備完全自主知識產權的國產軟件，VirtualFlow可以根據用戶需求進行深度的二次開發。</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<hr>
</div><p><br></p><p><br></p><p>由積鼎科技自主研發的通用計算流體力學軟件VirtualFlow，具備行業領先的網格建模與求解技術，和豐富的多相流物理模型及先進的相變模型，可模擬單相和多相/多組分物質流動、傳熱、界面追蹤、粒子追蹤、相變、水合物反應等復雜問題，可為工業各行業用戶提供專業級流體仿真解決方案。</p>
展開 采用笛卡爾網格的積鼎Virtualflow，如何平衡CFD模擬的精度與效率？
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</div><p><br></p><p>由積鼎科技自主研發的通用流體仿真軟件Virtualflow是一款專注于多相流仿真的國產自主CFD軟件，它采用了笛卡爾網格技術，為用戶提供了一個高效、易用的一站式流體仿真平臺。</p><p>采用獨創的浸沒表面技術（IST），可實現導入CAD文件后，自動生成結構化網格，并且可根據分析需求對模型分塊及局部加密，在保證精度的前提下，避免前處理部分大量重復性工作；同時，結構化網格也提高了并行計算的效率。</p><p>Virtualflow的結構化網格設計，使得并行計算的效率得到了提升，在處理大規模、復雜的流體仿真任務時，能夠以更快的速度提供結果，大大縮短了工程周期。
展開 積鼎基于VirtualFlow的壁面過冷沸騰數值模擬及結果對比
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</div><p class="ql-align-center"><strong>均勻加熱的平面壁與垂直流接觸的沸騰現象</strong></p><p class="ql-align-justify">本算例使用流體仿真軟件VirtualFlow對流經管道的氟利昂R12的壁面沸騰過程進行模擬，與DEBORA試驗數據及NEPTUNE_CFD、ANSYS CFX模擬結果進行對比，驗證VirtualFlow軟件模擬計算壁面沸騰的可靠性。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><h1>模型介紹</h1><p class="ql-align-justify">該算例模擬了DEBORA試驗（參考文獻[1]）的過冷沸騰現象。</p><p class="ql-align-justify">流經管道的氟利昂R12的壁面沸騰過程模型如圖1所示：進入垂直管道的湍流，直徑為0.0192米；流體從底部進入，其中入口段（1m）為絕熱；流體在流出絕熱出口段（0.5m）之前，將壁面熱通量邊界條件施加到管道中間的3.5m部分。對于穩態模擬，指定基于入口速度的邊界（零梯度）。在x坐標為4.5米的直徑上進行測量。采用不可壓縮模型、代數滑移兩相流模型進行模擬。
展開 【積鼎VirtualFlow】超大渦模擬：燃料管束內的流動傳熱
核工業領域，VirtualFlow軟件可用于核安全分析和熱工水力模擬，目前應用于眾多大型研究課題。
積鼎CFD：基于Virtualflow在潰壩洪水演進數值仿真分析
</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
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</div><p><br></p><p><strong>積鼎科技自主研發的通用計算流體力學軟件VirtualFlow，具備行業領先的網格建模與求解技術，和豐富的多相流物理模型及先進的相變模型，可模擬單相和多相/多組分物質流動、傳熱、界面追蹤、粒子追蹤、相變、水合物反應等復雜問題，可為工業各行業用戶提供專業級流體仿真解決方案。</strong></p>
展開 積鼎CFD VirtualFlow：航空及汽車燃油晃動流體仿真計算及試驗對比
積鼎科技致力于在多相流，流體仿真（cfd），流體力學等研究中起到一定實用作用，VirtualFlow作為主要產品，具有極高的實用性，接下來我們將運用VirtualFlow來對具體問題進行分析。
圖1 汽車儲液罐內的液體晃動
為了更加準確地預測和控制燃油晃動現象，工程師們一直在尋求高效的數值模擬方法。而VirtualFlow，作為一款流體仿真軟件，在該鄰域擁有強大的潛力。
界面追蹤模型
VirtualFlow擁有的Level Set模型可以很好地應用于燃油晃動領域。關于Level Set 方法，往期文章已做過介紹：界面追蹤：Level Set 與 VOF
Level Set 方法通過距離函數直接追蹤界面，而非VOF模型需要重構界面。因此，其優勢在于界面擁有明確的定義，且可以很好地處理界面出現劇烈拓撲變化的情況（例如液面破碎、聚并等）。對于Level Set 方法可能帶來的質量守恒性方面，VirtualFlow針對性采用Local+Global補償修正，避免了早期LevelSet方法的質量守恒性較差的問題，解決了相體積不守恒的數值問題。總之，VirtualFlow軟件提供的Level Set方法對于相界面的跟蹤識別的優勢是非常明顯的，非常適用于燃油晃動這種存在大尺度界面的應用領域。
算例一：某型飛機油箱燃油晃動的分析算例
本節提供了VirtualFlow軟件通過剛體運動功能實現的某型飛機油箱燃油晃動的分析算例，該飛機的油箱組成如圖所示。
圖2 飛機油箱組成
在該算例中，我們提取右側的機翼油箱作為主要計算域。其尺寸如圖所示。
圖3 機翼油箱尺寸
如圖所示，初始時刻，油箱內填充約一半的燃油（紅色部分）。
展開 積鼎 VirtualFlow 案例｜高精度工程霧化模型，優化離心旋流噴嘴霧化效果
但是VirtualFlow在LevelSet模型上進行了特殊處理，能保證計算過程中的質量守恒，使得計算結果保真性更強。同時，自研的工程霧化模型具有仿真精度高的特點，并得到了大量的工程實踐驗證。
VirtualFlow軟件LevelSet質量守恒界面和仿真數據對比如下：
VirtualFlow質量守恒設置界面
（A）LS方法（VirtualFlow軟件）模擬結果與實驗數據對比 （B）VOF方法（OpenForm）模擬結果與實驗數據對比
VirtualFlow和OpenForm仿真與實驗對比
下圖是自研的工程霧化模型實驗與仿真對比。可以看到，通過對比仿真與實驗的平均粒徑值可見，自研的工程霧化模型的仿真結果具有相當高的精度。
工程霧化模型實驗與仿真對比
用戶評價
VirtualFlow軟件的安裝和配置過程非常簡單，可在短時間內快速上手。軟件的界面設計直觀，功能模塊劃分清晰。其次，軟件的仿真精度高，采用了先進的算法，替代計算繁雜的VOF-DPM模型，既能快速完成仿真計算，節省了大量的時間和資源，又能夠保證非常精確的仿真結果。在優化尿素噴嘴霧化，改善柴油機排放方面具有顯著意義，是優化尿素噴嘴噴射霧化的有效技術手段，能有效縮短產品開發設計周期，提高產品性能，降低開發風險。
應用延展
霧化噴嘴仿真技術在航空航天、工程機械、車輛工程方面的相關應用。
1.
展開 積鼎 VirtualFlow 案例 | 環路熱管相變換熱模擬，實現微通道氣液兩相、單相及流固耦合仿真計算
項目目標
積鼎基于公司現有的VirtualFlow軟件，通過對兩相流動的毛細力和沸騰換熱、冷凝換熱的研究，完善相關的求解算法和物性參數庫，形成熱管相變冷卻的整體解決方案。其可用于模擬吸液芯的毛細現象、蒸發管的沸騰、冷凝器的冷凝等復雜現象，解決熱管試驗參數不易測量和試驗成本高等問題。
軟件可以對流體回路的部件及換熱器等進行微觀的氣液兩相、單相、流固耦合等模擬仿真計算，提取所仿真的物理現象及趨勢，并能與理論計算比較驗證。
2. 解決方案及優勢
主要算法和計算流程
軟件具備在含有不凝性氣體的工質中計算蒸發及冷凝相變的能力，適用于蒸發器、冷凝器等存在不凝性氣體的設備的相變計算。
采用該軟件進行不凝性氣體凝結和蒸發相變數值模擬時，多相流模型均采用mixture模型，并啟用組分輸運模型，分別求解連續方程、體積分數方程、動量方程、能量方程和組分擴散方程，蒸發和冷凝過程中的相變通過UDF（User Define Function）在體積分數方程、能量方程和組分輸運方程中分別添加質量源項、能量源項和相等的質量源項實現。
本軟件提供組分輸運模型，其為基于組分質量分數的輸運方程解，可利用預先定義的蒸發及冷凝機制對蒸發及冷凝過程進行模擬。在自研軟件中考慮到多組分的輸運時，將混合氣體作為一個研究的整體，利用多組分模型可以很好地解決含有兩種或者兩種以上組分的系統。當啟用多組分輸運模型后需要注意對于該混合物體系的控制方程求解，其中同樣包括連續性方程、動量方程以及多組分方程。
軟件計算結果
蒸發器部件仿真結果顯示，壁溫結果與實驗趨勢一致。冷凝器部件仿真結果顯示，壁溫結果與實驗趨勢一致。下面為具體的計算計算結果。
在50W功率下2D軸對稱條件下，蒸發器內的流場最終達到穩態。同樣這里也重新定義了入口的質量流量。
展開 積鼎CFD VirtualFlow 基于熱限制相變和流固耦合模型的冷板共軛傳熱相變仿真
本文將利用積鼎通用流體仿真軟件VirtualFlow對水平冷板的共軛換熱進行模擬，主要涉及相變過程的流動和傳熱傳質問題，通過分析為高熱流電子設備散熱設備設計提供指導。仿真過程將用到VirtualFlow自主開發的熱限制相變模型和流固耦合模型。
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01 熱限制相變模型
飽和溫度相變模型，即界面兩側流體對界面的熱擴散正好被相變潛熱抵消。使用該模型的時候，需要確保界面處的網格足夠小，以保證流體網格中心與界面之間的換熱計算是準確的。
02 耦合模型
計算流固耦合傳熱問題的首要問題是建立界面兩端的溫度與熱通量之間的關系，使耦合求解流體域和固體域的溫度場成為可能。
貼體網格的情形，流固界面和網格界面正好重合，可由下面的公式建立界面兩邊網格溫度與界面熱通量的關系:
VirtualFlow引入IST技術，使用笛卡爾網格，以非貼體的方式描述任意復雜界面，流固界面與網格之間界面不重合。以下是VirtualFlow的處理方式。
一般VirtualFlow中，通過Heaviside階梯函數打開或者關閉特定區域的流場求解。當共軛傳熱模塊關閉時，階梯函數H在流體域內為1，在固體域內為0（如果不打開TSolid功能）。當開啟共軛傳熱模塊時，階梯函數H為固體階梯函數和流體階梯函數的復合，即在全體計算域內皆是1，因此固體和流體內的溫度場同時求解。
展開 探索國產多相流仿真技術應用，積鼎科技助力石油化工工程數字化交付
積鼎科技作為國產多相流仿真軟件的引領者，有幸受邀參會，并發表題為“國產多相流仿真軟件在石化領域的應用探索”的精彩報告。
在石油化工行業中，流體仿真計算流體力學軟件的應用早已成為不可或缺的一部分。從油氣勘探到油氣運輸，從設備設計到安全評估，多相流仿真軟件以其強大的模擬能力和精確的計算結果，主要用于機理研究、工藝優化、工藝放大預測和驗證等過程，為石化行業的各個環節提供了有力的技術支持。
積鼎多相流仿真解決方案，采用多種軟件應對不同的多相流流態和流動過程，可提供基于VirtualFlow、DEMms、LMFD等多套軟件組成的石化行業多相流仿真的完整解決方案。
VirtualFlow軟件，基于簡便易用的笛卡爾網格高效并行技術、豐富的多相流模型和先進的相變模型，可模擬單相、多相、多組分、復雜流體的流動、傳質、傳熱和化學反應過程，提供一體化的多相流仿真解決方案。
DEMms軟件，可仿真計算非球形和變形等復雜顆粒，以及多相傳遞反應耦合等復雜過程，支持CPU和GPU等多種計算資源的高效利用，可實現萬核以上大規模異構并行計算，計算顆粒數可超十億級，對應的物理顆粒數超萬億級。
LMFD軟件，基于LBM格子玻爾茲曼方法開發，結合自研的耦合算法和計算模塊，利用GPU實現大規模問題的高效計算，可處理包括單相、氣液兩相、氣固兩相以及氣液固三相等復雜多相流問題。
1. 油氣勘探
在油氣勘探和生產過程中，面對復雜的地質環境和多變的流體特性，CFD軟件通過模擬地下油氣的流動狀態，可以幫助工程師準確預測油氣藏的分布和開采能力，優化勘探方案和效率。
例如，采用積鼎VirtualFlow混合流模型+原油/非牛頓流體模型模擬油井區域多相流動，通過捕捉段塞流、分析設備磨損、預測深海石油泄露和管道堵塞等問題，為油井區域的安全生產和優化提供重要依據。
2.
展開 第20屆CAE工程技術年會落幕，積鼎科技見證國產CFD的20年精彩！
積鼎科技作為年會的長期參與者和支持者，見證了年會的發展歷程，并在這期間不斷深耕流體仿真領域，為推動CFD行業的技術進步做出了積極貢獻。
談趨勢：國產CFD軟件發展及展望
主論壇期間，積鼎科技創始人傅彥國發表演講，探討交流了國產CFD軟件的發展進程及未來展望。
傅總指出，自2018年政府提出加速工業技術軟件化步伐以來，國產CFD軟件得到了快速發展。積鼎科技作為國內CFD軟件領域的領先企業，也積極響應這一趨勢，致力于技術創新和國產替代。
傅總表示，當前，人工智能等先進技術的引入正在重塑CFD行業。通過優化仿真算法與模型、提升數據處理能力、引入智能決策支持、增強人機交互能力等方式，仿真的精度、效率、易用性、應用范圍都將得到顯著提升。積鼎也在積極探索兩者的結合，應用于網格劃分、求解及后處理階段。
演講中，傅彥國還分享了積鼎在多尺度仿真、高級數值方法和性能提升等方面的研發進展。傅總認為，CFD軟件的核心能力在于“解決工程化問題”，這也是積鼎對自研軟件的價值定位。
最后，傅總呼吁，CFD行業的發展離不開務實開放的心態、復合人才的參與、長期資本的助力和落地政策的支持，并期待業界同仁共同努力，推動國產CFD軟件邁向更高水平。
VirtualFlow2024版，搶先看
在高端流體仿真技術分論壇，積鼎VirtualFlow2024新版本提前發布預告，該版本在原有基礎上進行了多項升級，強化了工程應用場景，以提高仿真效率和質量，給用戶更加高效、易用的多相流仿真體驗。
· 重構網格剖分模塊：
支持參數化自動網格剖分，提升網格塊管理效率，讓復雜模型處理更為高效便捷。
· 重構計算域管理模塊：
實現幾何建模與計算域設置的解耦，簡化操作流程，提升建模效率與質量。
展開 
CMFD軟件對比：國外商軟與VirtualFlow在微通道兩相流仿真領域的預報效果
積鼎科技依托 VirtualFlow 數值計算仿真平臺，運用先進數值模擬方法，可開展氣液兩相流多相動力學及其特性的數值模擬研究。在眾多工程應用中，高密度和高粘度比的多相流發揮著關鍵作用，然而，對這類流動進行穩健且準確模擬的方法仍有待完善。本文針對工業界廣泛應用的兩款多相流數值計算（CMFD）軟件 —— 國外商軟與積鼎科技的 VirtualFlow，在狹小管道兩相流仿真預報方面展開全面對比。兩款軟件核心差異在于采用不同的常用兩相流模擬方法：國外商軟采用 VOF 方法，VirtualFlow 則采用 Level Set 方法。對比發現，兩款軟件預報的流動拓撲結構存在顯著不同。對于氣泡流，VirtualFlow 的預報結果能夠捕捉到氣泡內部的再循環流動，而國外商軟的 VOF 方法計算結果中未觀察到明顯的再循環流動。在段塞流場景下，國外商軟與 VirtualFlow 關于段塞形成及頻率的結果偏差顯著。其中，VirtualFlow 的計算結果呈現出周期性的段塞形成，與前人（Chen 2002）的實驗結果基本一致；而國外商軟基于 VOF 方法的計算結果未能捕捉到周期性的段塞形成過程。
一、引言
近年來，工業界始終在同時推動微流動工程應用部件的性能發展和小型化發展，特別在芯片實驗室、生物MEMS和微冷卻電子設備等領域。在這些部件的微流動通道中，會發生傳熱和傳質過程，可以通過使用多相流來增加傳熱和傳質的過程。更進一步地深入探索兩相流機理特性，如界面拓撲結構和壓降等方面，可以進一步提高微流動工程應用部件性能的重要控制參數的合理性。
近年來，CMFD技術在工業界和學界的應用越來越多，CMFD方法中的自由表面跟蹤方法如今已成為商業軟件中不可或缺的重要組成部分。我們要認識到，各種數值算法和數值模型目前在這一領域還無法提供物理上100%完全可靠的結果。
展開 CFD在心血管系統研究中的應用，速度較國外商軟顯著提升
指導治療方案：例如，對射血分數保留的心力衰竭（HFpEF），通過血流模擬分析心室舒張期的充盈障礙機制，優化利尿劑或血管擴張劑的使用
二、基于VirtualFlow軟件的血液流動仿真案例
門靜脈是肝臟的“物流總閘”，其位置如下圖(a)所示。血流量占心輸出量的25 %，卻沒有任何瓣膜；一旦血流動力學失衡，就可能引發門脈高壓、血栓乃至肝性腦病。受制于倫理與成像極限，活體測量門靜脈全域流速、壁面剪切應力（WSS）幾乎不可能。
于是我們把血管“搬進”計算機，截取一段如下圖（b）所示，用CFD讓在血管內的行為變得可觀測、可量化、可干預。
在此案例中，采用上海積鼎信息科技有限公司的自研CFD軟件VirtualFlow 2025的非結構求解器進行仿真。該求解器支持任意的非結構網格，仿真精度不亞于主流上軟，同時支持原生GPU計算，可大幅提升仿真速度。
a、CPU求解結果與主流商軟對比
采用VirtualFlow進行網格劃生成軟件生成四面體網格，分別通過國外F軟件和自研求解器用該網格進行仿真。從仿真的結果對比可以看出血管壁面上的壓力分布基本一致，最大高壓絕對值幾乎一致，最低低壓絕對值相差10%左右。
b、GPU求解結果與主流商軟對比
積鼎科技VirtualFlow 2025版已支持GPU求解能力，其特色表現為：
1. 同時支持CPU和GPU計算
GPU原生支持，性能不亞于國際主流GPU求解器
CPU支持多線程和多進程混合并行模式
同時適配國際主流和國內多種CPU/GPU
2. 支持任意多面體網格，適用于具有復雜幾何外形的快速網格生成
3. 采用穩定高效的數值求解方法，可以求解多種流動特別是多相流問題
4. 支持定常和非定常求解
5.
展開 CFD在心血管系統研究中的應用，速度較國外商軟顯著提升
指導治療方案：例如，對射血分數保留的心力衰竭（HFpEF），通過血流模擬分析心室舒張期的充盈障礙機制，優化利尿劑或血管擴張劑的使用
二、基于VirtualFlow軟件的血液流動仿真案例
門靜脈是肝臟的“物流總閘”，其位置如下圖(a)所示。血流量占心輸出量的25 %，卻沒有任何瓣膜；一旦血流動力學失衡，就可能引發門脈高壓、血栓乃至肝性腦病。受制于倫理與成像極限，活體測量門靜脈全域流速、壁面剪切應力（WSS）幾乎不可能。
于是我們把血管“搬進”計算機，截取一段如下圖（b）所示，用CFD讓在血管內的行為變得可觀測、可量化、可干預。
在此案例中，采用上海積鼎信息科技有限公司的自研CFD軟件VirtualFlow 2025的非結構求解器進行仿真。該求解器支持任意的非結構網格，仿真精度不亞于主流上軟，同時支持原生GPU計算，可大幅提升仿真速度。
a、CPU求解結果與主流商軟對比
采用VirtualFlow進行網格劃生成軟件生成四面體網格，分別通過國外F軟件和自研求解器用該網格進行仿真。從仿真的結果對比可以看出血管壁面上的壓力分布基本一致，最大高壓絕對值幾乎一致，最低低壓絕對值相差10%左右。
b、GPU求解結果與主流商軟對比
積鼎科技VirtualFlow 2025版已支持GPU求解能力，其特色表現為：
1. 同時支持CPU和GPU計算
GPU原生支持，性能不亞于國際主流GPU求解器
CPU支持多線程和多進程混合并行模式
同時適配國際主流和國內多種CPU/GPU
2. 支持任意多面體網格，適用于具有復雜幾何外形的快速網格生成
3. 采用穩定高效的數值求解方法，可以求解多種流動特別是多相流問題
4. 支持定常和非定常求解
5.
展開 解決氣液兩相流仿真難題，這款國產自主的流體力學仿真軟件有哪些特色？
尤其是流體仿真板塊，國產軟件正在快速發展，打破國外技術壟斷，由積鼎科技自主研發的通用計算流體力學軟件VirtualFlow便是其中的引領者。這款自研軟件聚焦多相流，尤其在氣液兩相流仿真方向，在復雜工業場景中為國內眾多行業提供有效解決方案。
氣液兩相流：復雜而關鍵的流動現象
氣液兩相流，簡單來說，就是氣體和液體同時存在并相互作用的流動狀態。這種看似常見的現象，實則蘊含著極高的復雜性。在氣液兩相流中，氣體和液體的比例、流速、溫度等參數時刻變化，它們之間的相互作用力，如摩擦力、表面張力等，使得氣液兩相流的行為難以預測。
在電力行業，電廠為提高循環熱效率設置的給水加熱器，其殼側水位需維持在一定范圍，而氣液兩相流的狀態直接影響水位控制。在石油化工領域，反應塔內的氣液反應過程、管道中的油氣輸送，都涉及氣液兩相流。不同的流型，如泡狀流、彈狀流、環狀流等，對反應效率和輸送安全有著重要影響。在航空航天領域，飛行器燃油流動也是氣液兩相流的典型應用場景，其流動狀態直接關系到發動機的性能和可靠性。
VirtualFlow：氣液兩相流仿真的得力助手
1、強大的多相流模型
VirtualFlow 軟件針對氣液兩相流的特點，提供了豐富且精準的多相流模型。對于界面流問題，它采用了 VOF和 Level Set 方法。VOF 方法能夠清晰地追蹤氣液兩相的界面，通過計算每個網格單元內氣相和液相的體積分數，準確描述界面的位置和形狀變化。Level Set 方法則是將界面表示為一個符號距離函數，在處理復雜界面變形和拓撲變化時具有獨特優勢，能夠更精確地捕捉氣液界面的動態演化。
在混合流問題上，VirtualFlow 提供基于歐拉 - 歐拉體系的均相模型。該模型將氣液兩相視為一種均勻混合的介質，通過求解混合相的守恒方程，來模擬氣液混合流動的整體行為。
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