[ANSYS] 知否,知否,为什么国产商业化CFD软件这么“瘦”?

JUMU实名认证 发表于 2019-04-07 10:59 | 显示全部楼层 | 复制链接分享      上一主题  翻页  下一主题
电视剧《知否,知否,应是红肥绿瘦》讲了个什么故事?
简单来说,就是豪门望族娶妻嫁女的故事。
五品官员的女儿,绞尽脑汁想嫁入侯府伯爵府。而与此同时,拥有高贵出身的侯门子弟,依旧像今天的中产阶级,没有半点安全感,生怕娶了个位份低微的女人,拉低了门楣,眼巴巴地想找更登对、更富贵的婚姻。
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别看那些皇亲贵胄们,一个个浓眉大眼,一到谈婚论嫁,精得猴儿一样,不仅讲家世、分门第,还搞嫡庶有别,就连妻子的嫁妆,都盘算得清清楚楚,不带几个铺子、几个钱庄,分分钟要被婆家欺负的。
所以,有钱人到底咋想的?都这么有钱了,就不能随便娶吗?
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罗马不是一天建成的,这些豪门望族的家底也不是一天就累积起来的,我们不能只看到这些家族现有的财富而忽略了他们祖辈是如何夯下这份家业的。

这就好比是目前工业界普遍使用的CFD软件(Fluent、CFX、CFD++、Star-CCM等)。这些软件普遍使用二阶精度有限体积法,变量存储在格心或者格点上,粘性通量用二阶中心差分格式,并用限制器处理间断问题,对于不可压问题,经典的SIMPLE系列算法占据着主导地位;考虑到软件的普适性,许多软件仍然使用着点松驰、线松驰等古老的线性代数求解的迭代方法。靠着这些软件在上个世纪的领先优势,依靠市场先手造成了他们实质上的垄断地位,并依靠这一地位赚取了丰厚的收入。

在Fluent、CFD++等发展的年代,我国CFD科研工作者其实在算法上取得了不输于人的成果,譬如张涵信提出了NND格式,其队做了大量的研究工作。

国内部分研究院所和高校也开展了CFD软件工程化研究。

中国空气动力研究与发展中心陈作斌团队在上世纪90年代开发出了亚垮超CFD软件平台,并成功推广到18家军工相关单位,后来在此基础上又发展了Trip软件,在军工领域得到了重要应用。

同样还有空气动力研究与发展中心研发的、具有完全自主知识产权的计算机流体力学软件平台 --PHengLEI(“风雷”)。风雷软件充分利用多年来在结构、 非结构专业软件开发方面的技术储备,开发的结构/非结构通用CFD品牌软件(其前身为HyperFLOW),计算范围覆盖低速、亚跨声速和高超声速。开发过程中,以现代软件工程方法为指导,结合CFD行业特点,设计了面向下一代的软件体系结构。
邓小刚院士也在2000年初期带领团队发展了高超声速CFD软件平台,并一直持续发展。北航的闫超教授也带领团队开发出了先进的CFD计算软件。

那我们国内和国外的CFD软件差距在什么地方呢?

在可压缩流动方面,国内的研究软件水平是很高的,可以跟国外软件比,这个主要是在算法实现上,体现在计算结果的正确性方面。

在通用性、用户界面、鲁棒性、可扩展性和可维护性等方面还存在较大的差距。在不可压缩领域,由于投入经费不足,以及人才缺乏,国内软件与国外相比有较大的差距。
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国内CFD软件主要没有企业的参与,与国外同等水平的算法研究不能转化为商业CFD软件。其实,国外这些软件的开发,大量的工作量(估计90%以上)不在核心算法方面,而是在前置处理、图形界面、算法集成以及各种数据处理方面。

因此,国外企业在得到核心算法的支撑之后,利用市场规律,以用户为导向开发出来后,很快能占领市场,市场就是这样,一旦失了先机,就再难以追回来了。因此很多人理所当然地认为,只要软件做出来了就有人会“埋”单,我们国产CFD软件公司应该数钱数到手软。

事实当真如此吗?
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在国内环境下,企业很难支撑高昂的软件开发费用,一个CFD软件的成熟需要良好的组织模式、严密的测试和海量的结果数据库验证,这是国内CFD单个单位难以做到的,也是国内有志于推出商用或通用CFD软件面临的巨大挑战。

明白这个意思了吗?所以要做出一个真正的有可信度的CFD商用软件是有难度的。

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