在工業(yè)仿真領(lǐng)域，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件是解決復(fù)雜流動(dòng)問題的核心工具，而多相流仿真作為其中的關(guān)鍵方向，因涉及氣、液、固等多相物質(zhì)的相互作用，對軟件的物理模型、求解精度和效率要求極高。長期以來，該領(lǐng)域高端市場的國產(chǎn)自主化需求迫切。上海積鼎信息科技有限公司自主研發(fā)的通用 CFD 軟件VirtualFlow，以“多相流仿真” 為核心定位，憑借自主可控的核心技術(shù)與豐富的工業(yè)應(yīng)用能力，打破國外技術(shù)壁壘，成為國產(chǎn)流體仿真領(lǐng)域的標(biāo)桿產(chǎn)品。

VirtualFlow的核心競爭力源于完全自主研發(fā)的技術(shù)體系，從網(wǎng)格建模到求解器，再到物理模型，均實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控，徹底擺脫對國外底層技術(shù)的依賴。

在網(wǎng)格技術(shù)上，軟件創(chuàng)新采用笛卡爾網(wǎng)格 + 浸沒表面技術(shù)（IST） ，用戶導(dǎo)入主流格式的幾何模型后，軟件可自動(dòng)生成包裹幾何實(shí)體的計(jì)算域，支持基于幾何特征的自適應(yīng)加密與嵌套網(wǎng)格局部加密，既能保證復(fù)雜幾何的建模精度，又大幅簡化操作流程，可將建模周期縮短數(shù)小時(shí)。

在求解器層面，軟件基于有限體積法，支持二維、三維及軸對稱問題求解，兼容可壓縮與不可壓縮流體，同時(shí)依托 MPI與GPU混合并行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)載荷均衡的網(wǎng)格分配，在 Linux 與 Windows 跨平臺環(huán)境下均能高效運(yùn)行。

- 針對多相流仿真的核心需求，VirtualFlow 構(gòu)建了全場景覆蓋的多相流模型體系，涵蓋界面流、混合流、離散相流三大類場景：

• 界面流問題可通過水平集（Level-Set）與流體體積（VOF）方法精準(zhǔn)追蹤氣液界面，適用于自由液面流動(dòng)、沸騰冷凝等場景；
• 混合流問題采用均相流與代數(shù)滑移（ASM）模型，能模擬氣液混合物、泡狀流等工況；
• 離散相流則通過歐拉 - 拉格朗日顆粒追蹤模型，實(shí)現(xiàn)從稀相（單向耦合）到密相（四向耦合）的顆粒輸運(yùn)仿真，支持顆粒間相互作用、顆粒 - 壁面碰撞及熱傳遞耦合，可精準(zhǔn)模擬油氣管道顆粒沉積、流化床顆粒混合等工業(yè)問題。

除多相流核心能力外，VirtualFlow 還配套了豐富的輔助物理模型，進(jìn)一步強(qiáng)化工業(yè)適用性。

- 在湍流模擬方面，軟件提供雷諾平均（RANS）、大渦模擬（LES）、超大渦模擬（V-LES）三級模型：

• RANS 模型計(jì)算效率高，適用于常規(guī)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)；
• LES 模型可直接計(jì)算大尺度渦，精準(zhǔn)模擬非定常流動(dòng)；
• V-LES 則融合兩者優(yōu)勢，在精度與效率間取得平衡，滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室非穩(wěn)態(tài)燃燒等高精度需求。

- 相變模型是軟件的另一大亮點(diǎn)，支持直接相變與經(jīng)驗(yàn)公式相變兩類方法，可模擬過冷沸騰、直接接觸冷凝（DCC）、空化等現(xiàn)象，在核電蒸汽發(fā)生器換熱、石油管道空化腐蝕分析中已得到廣泛驗(yàn)證。

- 此外，軟件還針對化工、地質(zhì)等領(lǐng)域的特殊需求，開發(fā)了非牛頓流體模型（含賓漢流體、Oldroyd-B 粘彈性模型等6類模型）與水合物模型（覆蓋生成、分解、融化全流程），可精準(zhǔn)模擬乳膠、瀝青質(zhì)、泥石流等復(fù)雜流體流動(dòng)，以及深海油氣開采中的水合物堵塞問題。

作為國產(chǎn)自主軟件，VirtualFlow 不僅注重技術(shù)創(chuàng)新，更強(qiáng)調(diào) “以用戶為中心” 的生態(tài)構(gòu)建。軟件提供開放的用戶自定義接口，支持 C++ 高級接口、宏及內(nèi)置編譯器，用戶可通過豐富的 UDF 入口，自定義物性、源項(xiàng)、相間作用力等參數(shù)，滿足特殊工況需求。同時(shí)，基于可拓展的軟件架構(gòu)，積鼎科技可針對不同行業(yè)需求，開發(fā)專用仿真模塊。

憑借強(qiáng)大的多相流仿真能力，VirtualFlow 已在航空航天、核電、油氣、化工等關(guān)鍵工業(yè)領(lǐng)域落地應(yīng)用，已累計(jì)服務(wù) 100 余家行業(yè)伙伴。未來，積鼎科技將持續(xù)深耕多相流技術(shù)，推動(dòng) VirtualFlow 向更復(fù)雜的工業(yè)場景延伸。