GASFLOW是由德国卡尔斯鲁厄理工学院(中文简介)经过近40年持续开发的三维计算流体动力学(CFD)专业仿真软件,参与了大量的国际实验标准题(包括盲算)验证并取得了很好的对比结果,广泛应用于欧洲,亚洲和美洲等地的大型工业级设施的流体仿真。
为了提升计算效率,适应时代技术发展潮流和利用日新月异的超算系统,嘉斯福(深圳)科技有限公司联合卡尔斯鲁厄理工学院,基于GASFLOW基本数理模型对软件和数据结构进行了完全重新架构,开发了全新的三维高性能并行CFD软件GASFLOW-MPI。嘉斯福(深圳)科技有限公司由GASFLOW-MPI研发团队创立,掌握核心开发技术,具备自主研发的能力,并获得卡尔斯鲁厄理工学院正式官方授权,为中国客户竭诚提供专业仿真计算,模型定制化开发,软件授权等服务,为客户提供与软件开发者进行直接沟通的平台。
GASFLOW-MPI利用MPI库和计算子域划分并行技术,基于有限体积法和并行化全流速流动算法求解三维可压缩纳维-斯托克斯(N-S)方程,采用稳定高效的并行线性求解器和预处理器,能够支持在多核超算服务器上运行,具备非常优异的并行加速比。GASFLOW-MPI能够针对复杂几何结构内,如加氢站,停车场等氢能利用相关设施、核电站、天然气输运管廊等,可燃气体泄漏,扩散,分布,燃烧,爆炸及与固体壁面耦合换热等现象进行一体化CFD仿真。GASFLOW-MPI在预测三维真实尺度工业设施中的可燃和有毒气体(比如甲烷,乙炔,乙烯,乙烷,丙烷,氢气等)泄漏,扩散,燃烧爆炸及风险分析方面有强大的优势,结合稳定可靠的全流速流动求解算法,经严格验证的数值物理模型和开发者多年的行业工程应用经验,为用户高效的提供燃爆后果分析和风险缓解措施设计方案。GASFLOW-MPI能够对气溶胶,粉尘,喷淋液滴等离散粒子行为进行模拟,同时与欧拉连续流体之间进行质能,动量与湍流的相互耦合。应用领域包括:病毒气溶胶输运分布以及感染风险分析,工业粉尘火灾与爆炸仿真,核电站安全壳内气溶胶行为,液滴与火焰,激波,气溶胶等相互作用 ……
GASFLOW-MPI软件的全流速流动仿真能力可以使用户无需切换求解器可以从低马赫数到从超音速的气体释放,湍流扩散混合,可燃气体云形成,燃烧爆炸及流固耦合换热等物理现象进行一体化仿真。这是目前可燃气体火灾和爆炸仿真软件在科学研究和工程应用中普遍缺乏而又迫切需要的能力。GASFLOW-MPI能够兼顾CFD 在科学研究的精度和在大型工程问题中的实用性。高性能计算能力和全流速可压缩N-S算法使得GASFLOW-MPI能够针对较小规模的流动和燃烧问题进行以科学研究为目的的高精度仿真计算。同时,GASFLOW-MPI针对大规模真实尺度工业应用(如核电站,氢能设施,隧道,矿井巷道等)进行了专门的亚网格模型开发与验证,力求计算精度和计算代价之间的最佳平衡。软件嵌入了创新性的网格技术,用户能将固体几何在后期直接嵌入网格内而无需进行网格的重新划分,同时忽略对流动现象无关紧要的几何细节以大幅度提升计算效率。同时,软件中内置了大量的亚网格模型和经过充分验证的经验关系式,基于现阶段有限的计算机算力,使得CFD应用于真实尺度大规模三维工程问题成为可能。
GASFLOW-MPI能够获得与GASFLOW完全一致的计算结果,同时利用并行计算机集群在计算速度上能够获得数十倍的提升。目前已经在德国,中国,韩国,匈牙利等国的核能与氢能安全分析领域得到了广泛应用。比如被德国西门子(Siemens)核电部和法国阿海珐(Areva NP)用于欧洲先进压水堆(EPR)核电站安全评审过程中的三维氢气安全分析,被法国国际热核聚变实验反应堆(ITER)用于安全评审过程中的三维氢气与粉尘安全分析,被中广核(CGN)用于阳江核电站3&4 号机组、宁德核电站3&4 号机组和防城港核电站3&4 号机组的三维氢气安全分析, 被中广核( CGN ) 和法国电力公司( EDF ) 用于华龙一号(HPR1000)核电站GDA 建造前安全报告中的三维氢气安全分析,被中国核电工程有限公司(CNPE)用于华龙一号(HPR1000)核电站的三维氢气风险分析等。由此可见,在对计算软件可靠性和准确度要求极高的核能安全领域,GASFLOW/GASFLOW-MPI 通过了严苛的验证与考验,在国际上得到了行业的认可。同时,软件在中国高校研究机构得到越来越广泛的应用,比如中国核动力设计研究院,中国核电工程有限公司, 中广核研究院,上海核工程设计研究院,中广核苏州热工研究院,清华大学,上海交通大学,西安交通大学 ,中国矿业大学,南京工业大学,华北电力大学等。正是基于在核能安全领域建立的高可信度和软件本身具备的通用性,借助其稳定强大的并行化全流速N-S求解算法,GASFLOW-MPI 在非核领域亦得到越来越广泛的应用,比如氢能,石化,矿山,城市安全等领域。
国际原子能机构(IAEA)曾多次在德国,中国,墨西哥等国家基于GASFLOW-MPI软件推广CFD方法在可燃气体安全方面的应用,以此来提升行业的相关分析能力。软件相关验证与应用的论文与技术报告已超300余篇,其中包括了国际原子能机构(IAEA)和经济合作与发展组织核能署(OECD-NEA)等权威国际组织出版的报告。
同时,研发团队专为GASFLOW-MPI开发的集几何建模、网格生成、输入参数编辑、并行计算与通讯控制、计算结果可视化于一体的图形化操作平台GASVIEW,极大的提高了建模效率和用户友好性。同时,GASVIEW集成了Pyscan,Create3D和Paraview等建模和三维可视化工具。GASVIEW主要特点有: