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1、2015 8 12 1 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 CFD软件自主研发之路软件自主研发之路 北京工道科技有限公司 北京大学创新院仿真研究所 北京协同创新研究院仿真与设计中心 2015 8 12 2 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 2015 8 12 2 工学院概况 1 1898 1910 京师大学堂成立 工科分科大学 成立 1912 京师大学堂更名 北京大学 1952 院系调整 工学合并清华 天大等校 2005 北京大学重建 工学院 2010 重建5年 北大工学100年 2020 世界一流 工学院 力学专业 设立 2015 8 12 3 北京工道科技有限公司北京工道科技
2、有限公司 2015 8 12 3 力学与工程科学系 能源与资源工程系 生物医学工程系 材料科学与工程系 工业工程与管理系 航空航天系 系 国家级 7个 校级 8个 院级 3个 研究机构 工学院概况 2 2015 8 12 4 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 2015 8 12 4 致力于工程科学知识发现和应用 研 究先进技术 培育新兴产业 为创建世 界一流工学院及经济社会发展做出突出 贡献 使命 高新技术研究 负责学院下属各单位产学研课题管理 负责学院与地方政府 企业共建研究机 构的管理 职责 工 程 技 术 研 究 院 厦门中心 南京研究院 绍兴研究院 杭州研究院 包头研究院 开放
3、研究机构 企业研究所 中心 北京基地 工学院工程技术研究院概况 1 2015 8 12 5 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 2015 8 12 5 北 京 基 地 外骨骼机器人研究所 光电技术研究所 光电材料工程研究所 仿真及工业过程研究所 绿色建筑技术研究所 微流技术研究所 长波技术研究所 航空航天工程研究所 绍 兴 研 究 院 生物工程研究所 太阳能热利用研究所 差别化纤维研究所 包 头 研 究 院 硬磁材料研究所 软磁材料研究所 磁电伸缩材料研究所 清洁生产技术研究所 PM2 5控制技术研究所 水处理工程研究所 发光材料研究所 南 京 研 究 院 仿真工程研究所 网络与通信技术
4、研究所 空间信息工程研究所 显示技术研究所 光机工程研究所 微器件研究所 工业设计研究所 杭 州 研 究 院 通讯技术研究所 IC设计研究所 电子工程研究所 医疗器械研究所 医药研究所 厦 门 研 究 院 工程技术研究院 海洋工程研究所 固态照明研究所 生物技术研究所 食品工程研究所 工学院工程技术研究院概况况 2 北大创新研究院 2015 8 12 6 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 6 湍流研究国家重点实验室是著名科学家 原北大校长 周培源先生的支持与倡导下 于1995年底通过科技部验收 而正式成立的 具有光荣的学术传统 周培源先生作为国际 湍流研究的开拓者上世纪40年代就在湍流
5、理论方面做出了重 要的开创性工作 奠定了湍流模式理论的基础 建立了具有 国际影响的湍流中国学派 经过半个多世纪的发展 北京大 学湍流与复杂系统国家重点实验室已经形成了在国内外有重 要影响的湍流研究机构 被国家基金委授予 创新研究群体 称号 湍流与复杂系统国家重点实验室定位于湍流和力学复 杂系统的基础研究 研究方向为湍流基础与应用 复杂流动 以及航空航天领域中的关键力学问题 研究目标为立足湍流 和力学复杂系统学科前沿 面向国家经济建设和国防安全的 重大需求 为解决工程实际中与力学相关的核心技术难题 作出基础性的贡献 湍流与复杂系统国家重点实验室概况 2015 8 12 7 北京工道科技有限公司北
6、京工道科技有限公司 首席科学家 陈十一 院士 核心成员 刘 锋 教授 千人 AIAA会士 蔡晋生 教授 西工大 李新亮 研究员 中科院力学所 其他成员 教授 副教授 8人 专职工程师 16人 团队简介 CFD软件自主研发之路 夹缝中求发展软件自主研发之路 夹缝中求发展 2015 8 12 8 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 8 自主开发高性能流体动力学仿真软件平台 FloWINGs 研发背景 2009 2012 工信部重大科研专项 民用飞机 支持 旨在开发具有自主知识产权的先进空气动力学仿真分析软件 项目北大牵头 西工大 中科院力学所参与 软件直接服务 于中国商飞 2013至今 旨在
7、以前期研发成果为基础 发展具有自主知识产权的商用 CFD软件 以北京协同创新研究院 北京工道科技有限公司为产业化平台 成立专职研发团队和市场推广团队 2015 8 12 9 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 自主开发高性能流体动力学仿真软件平台 FloWINGs 平台特色 采用高精度数值计算方法 目前商用软件只具有2阶精度 采用高效的并行计算技术 适应全机超大规模计算需要 嵌套网格 更高效 更准确地模拟复杂的多体相对运动问题 嵌入最新 最先进的湍流模型 满足复杂流动计算需要 2015 8 12 10 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 驱动力 研发基础 软件生命力 产业化平台 C
8、FD软件自主研发之路 软件状态 软件状态 2015 8 12 11 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 重点产业需求 航空航天 船舶与海洋工程等 纵向支持 工信部重大科研专项 民用飞机 其他多个973计划项目支持 研发驱动力 2015 8 12 12 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 工作平台 北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室 联合西工大 中科院力学所 团队 核心科学家 陈十一院士 刘锋教授 蔡晋生教授 西工大 聚集了一批中青年学者 科研人员 科研积累 长期开展湍流理论 计算及实验研究 是湍流模式理论的 发源地 长期开展了大量国家级重大科研攻关项目 CFD理论及应用 研究成果
9、丰硕 长期开展航空内外流气动计算 优化设计等研究 自主开 发了大量CFD源代码 并已得到相关工程研究项目的充分验 证 研发基础 2015 8 12 13 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 嵌套网格算法 旨在拓展结构化网格的拓扑适应性 改善因网格奇异性导致的 数值误差 构建分层 分族的网格嵌套体系 针对多体分离等流固耦合问题 该算法已拓展至非结构网格系 统 软件生命力 核心技术创新 嵌套网格 第1层 第i层 第L层 第j族 第1族 第M族 k th block 1st block n th block 嵌套网格示意图 网格块轮廓线 2015 8 12 14 北京工道科技有限公司北京工道科
10、技有限公司 嵌套网格算法 算例 DPW II WBPN 软件生命力 核心技术创新 相对于分块对接结构网格 Multi Block 嵌套网格模 拟的全机气动力极曲线误差可由8 降低至4 以内 2015 8 12 15 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 湍流模型 RANS S A k w k e 混合算法 DES DDES IDDES 约束大涡模拟方法 CLES 软件生命力 核心技术创新 L min d CDES 问题 交接面选择的经验性 LES DES CLES1 CLES2 2015 8 12 16 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 湍流模型 CLES 算例 三角翼大攻角分离流
11、 AOA 15o Exp CLES 三角翼前缘涡破裂形态 CLES Q等值面 前缘涡涡轴纵截面上的流向速度分布云图 CLES vs 实验 x c 20 x c 20 横截面上的 轴向涡量分布云图 CLES vs 实验 软件生命力 核心技术创新 2015 8 12 17 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 湍流模型 CLES 算例 大型客机起降状态计算 软件生命力 核心技术创新 2015 8 12 18 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 18 C919计算结果展示 CAECAE仿真结果 仿真结果 FloWINGsFloWINGs软件 软件 2015 8 12 19 北京工道科技有限
12、公司北京工道科技有限公司 2015 8 12 20 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 软件生命力 核心技术创新 高精度耦合算法 2阶有限体积法 高阶WENO 核心区采用高阶有限差分法 WENO 其他区采用2阶有限体积 法 不同区域之间保持通量守恒 可显著提高对激波等物理间断的数值捕捉精度 相对于全局高 精度算法来说 可显著降低计算量 大幅提高激波分辨率 2015 8 12 21 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 算例 M6机翼 FloWINGs对翼梢区域的激波捕捉效果优于FLUENT FloWINGs迭代相同步数所耗时间仅为FLUENT的35 2015 8 12 22 北京工道
13、科技有限公司北京工道科技有限公司 算例 DPW II标模 2015 8 12 23 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 算例 汽车外气动分析 FloWINGs在汽车外气动上的应用 时速 130KM h 前处理 Hypermesh 某路径速度结果对比 汽车表面压力分布云图 计算域流线分布 2015 8 12 24 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 产业化平台 软件 研发 市场 拓展 经费 投入 研发主体 北京大学创新研究院 技术支撑 北京大学工学院 湍流与复杂系统国家重点实验室 北京工道科技有限公司 创新基金 市场运作 横向合作项目 定制性软件开发 软件销售 2015 8 12 2
14、5 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 25 概况 创建概况 隶属北京大学创新研究院 以北大青年教师及博士毕业生 湍流与复杂系统国家重点实验 室 为技术核心 社会招聘部分科研人员 与国内外著名高校 科研机构及公司合作 北大创新院现与其他十余所高校及企业联合组成北京协同创新 研究院 为即将启动的中国CAE软件自主研发与应用联盟的理事成员单 位 主要业务 软件开发 项目咨询 发展宗旨 立足北京 辐射全国 面向全球 以一流的科研实力和服务 推动高端制造业自主开发核心技术 2015 8 12 26 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 26 科研团队 以博士 后 为核心 组建高水平专业技术研
15、发团 队 目前研究院教授 研究员6人 博士 后 18人 其他专业 技术人员30人 CFDCFD软件开发组软件开发组 以北大工学院以北大工学院CFDCFD研究所为基础 多位知名教授领衔研究所为基础 多位知名教授领衔 以青年教师 博士 后 为技术骨干以青年教师 博士 后 为技术骨干 致力于开发具有自主知识产权的高性能流体动力学仿真软件致力于开发具有自主知识产权的高性能流体动力学仿真软件FloWINGsFloWINGs 车辆总体设计与结构仿真开发组车辆总体设计与结构仿真开发组 拥有多名来自不同领域车辆拥有多名来自不同领域车辆CAECAE资深专家 以及一批长期从事车辆资深专家 以及一批长期从事车辆CA
16、ECAE仿仿 真工作的中青年技术骨干真工作的中青年技术骨干 致力于车辆工程领域新技术 新产品开发与应用致力于车辆工程领域新技术 新产品开发与应用 风能新技术开发与产业化研究组风能新技术开发与产业化研究组 以多名来自北大工学院湍流与复杂系统国家重点实验室的青年教师 博士以多名来自北大工学院湍流与复杂系统国家重点实验室的青年教师 博士 后 为技术核心 充分发挥工学院在湍流和空气动力学上的传统学科优势 后 为技术核心 充分发挥工学院在湍流和空气动力学上的传统学科优势 致力于兆瓦级风力发电机核心技术的研发与产业化推广致力于兆瓦级风力发电机核心技术的研发与产业化推广 2015 8 12 27 北京工道科技有限公司北京工道科技有限公司 27 科研及产业化发展方向 结合企业需求 在工程应用领域开展新材料 新技术 新工艺结合企业需求 在工程应用领域开展新材料 新技术 新工艺 的研发与产业化服务的研发与产业化服务 注重在数值仿真 医疗 网络通注重在数值仿真 医疗 网络通 讯等领域高性能软件的开发与服务讯等领域高性能软件的开发与服务 从创意 功能设计到模拟仿真 为企业从创意 功能设计到模拟仿真
