中国计算力学软件现状
YJK与PKPM对比
YJK与PKPM对比YJK和PKPM计算之间的比较和差异（内部培训材料，仅供学习参考）YJK和SATWE都使用三维杆单元来计算梁和柱，使用壳单元来计算剪力墙和楼板（楼板或膜单元），它们在这方面是相同的然而，YJK 从SATWE不能满足当前工程需求的大量需求这一事实出发，采用了比SATWE更先进的机械有限元计算和分析技术。
机械有限元是一个不同于工程设计的技术领域。
YJK采用了当今该领域产生的大量先进技术，适用于YJK的机械有限元核心计算，这是目前越来越复杂的工程计算。
在北京大学力学系陈普教授团队成果的基础上，陈普教授担任北京大学力学系系主任，是袁吴明教授SAP84团队的核心骨干。
他在国外做了十多年的博士后，在美国的CSI公司工作。
陈普教授在工程计算方面有着深厚的造诣，应该是中国静力和动力计算及求解方面的顶尖专家之一。
YJK机械有限元核心计算的改进如下:1 .采用该领域的大量先进技术，如生死单元技术，实现一个模型的多重计算；合理应用偏心刚性区域、主从节点、协调不协调单元等技术（简称MPC），通过在指定的自由度和一个或多个自由度之间建立一定的关系，并在构件偏心处理、短梁与短墙的融合、刚性楼板、刚性连接、墙与墙的不协调关系等方面加以应用，可以避免计算异常，提高计算稳定性，减少计算单元的数量。
在墙体单元的优化计算和精度、适应性、稳定性计算等方面都有了很大的改进。
局部振动鉴别以发现模型缺陷；有效质量系数自动达标算法:一种新的偶然偏心算法（瑞利-里兹投影反射光谱法）；新的重力二阶效应算法等2，它补充了SATWE比例阻尼算法中缺少的许多功能:在计算地震作用时，混凝土结构和钢结构组成的混合结构可以根据不同的阻尼比进行计算。
根据应变能的加权平均值计算等效阻尼比，属于抗震规范第10.2.8条要求的“模态阻尼比法”。
地震作用计算采用里兹矢量法:Etabs、Midas等软件也提供了地震作用质量参与系数不易计算的情况，如大型多塔结构、大跨度体育场结构、大型平面结构、竖向地震作用计算等。
介绍计算流体力学通用软件——Fluent
介绍计算流体力学通用软件——Fluent专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，期望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
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CAE软件及其运用现状分析
CAE软件及其运用现状分析一、在工程设计中的应用：1.结构分析：CAE软件可以通过有限元分析方法对产品的结构进行强度、刚度等性能分析，并进行结构优化，提高产品的可靠性和安全性。
2.流体力学：CAE软件可以模拟液体和气体在管道、容器、风洞等中的流动行为，优化流体系统的设计和效率。
3.热传导：CAE软件可以分析热传导现象，并进行热交换器、散热器等热管理系统的设计和优化。
4.电磁场分析：CAE软件可以模拟电磁场的传播和分布情况，帮助设计电路、电感、变压器等电子产品。
二、CAE软件的特点：1.高度精确性：CAE软件基于数学模型和物理原理进行分析和仿真，具有高度精确性，可以准确预测产品在不同工况下的性能。
2.高效性和节省成本：使用CAE软件可以快速进行多种分析和优化，避免了繁琐的实验过程，减少了时间和成本的浪费。
3.多学科集成：CAE软件可以模拟多学科的物理现象，并进行多学科的集成分析，帮助工程师进行全面的设计优化。
4.交互性和可视化：CAE软件具有友好的用户界面和可视化结果展示，工程师可以直观地观察和分析产品的性能。
三、CAE软件的发展趋势：1.多物理场耦合分析：随着工程领域的不断发展，产品的设计越来越复杂，多种物理场之间的耦合效应也变得重要。
未来的CAE软件将更加注重多物理场之间的耦合分析和优化。
2.大规模计算能力：CAE分析需要进行大规模的数值计算，需要庞大的计算资源支持。
未来的CAE软件将更加注重提高计算能力和效率，以满足工程师复杂问题的分析需求。
3.智能化和自动化：未来的CAE软件将更加注重智能化和自动化的功能，通过模型预测和优化算法等技术，提供更精确、高效的分析和优化结果。
4.云计算和协同工作：云计算可以提供大量的计算资源，并实现CAE 软件在云端的远程使用和数据共享。
未来的CAE软件将更趋向于在云端进行分析和协同工作，提高工程师的工作效率和沟通效果。
总之，CAE软件的应用不断拓宽，涉及的行业和领域越来越广泛，未来的发展空间也非常广阔。
计算流体力学在农业工程中的应用现状与发展趋势
计算流体力学在农业工程中的应用现状与发展趋势计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是一种模拟流体力学问题的数值计算方法，借助计算机技术，通过连续介质力学、运动学和热力学等原理，对涉及流体流动、传热、传质等问题进行数值模拟和计算。
计算流体力学在农业工程中的应用，可以有效地优化农业生产系统，提高农作物的产量和品质，降低农业生产过程中的能耗和环境污染。
一、计算流体力学在温室大棚设计中的应用温室大棚作为现代农业生产的重要手段之一，对温室内的气候环境进行合理调控，是提高农业产量和质量的关键。
使用计算流体力学模拟温室大棚内的空气流动、温度分布和湿度变化等参数，可以帮助农业工程师确定温室内的最佳气候控制策略，提高温室内作物的生长环境。
二、计算流体力学在农田灌溉中的应用灌溉对于农田的水资源利用和农业生产起着至关重要的作用。
利用计算流体力学模拟地下水流动和土壤水分传输，可以评估灌溉系统的水分利用效率，优化灌溉方案，避免水资源的浪费和土壤的盐碱化。
此外，还可以通过计算流体力学模拟灌溉设施内的水流分布和压力变化，以评估系统的性能，并进行优化设计。
三、计算流体力学在精准农业中的应用精准农业是一种利用先进的信息技术和农业装备，对农田进行精细化管理的农业生产模式。
计算流体力学结合无人机、传感器等技术，可以模拟农田内的气候、土壤水分、养分分布等情况，并实时调整农机设备的操作参数，实现对不同农田区块的精细化管理。
通过精确控制农田内的水分、养分和农药的分布，可以提高农作物的产量和质量，减少化肥、农药的使用量，降低环境污染。
四、计算流体力学在农业机械设计中的应用合理的农业机械设计可以提高农业生产效率，降低劳动强度。
利用计算流体力学模拟农业机械与农田的相互作用，可以优化机械设备的结构和性能，改善农机在不同环境下的工作表现。
此外，计算流体力学还可以模拟农机在作业过程中的风阻、水阻等外力，对机械进行优化设计，减少能耗，提高机械的使用寿命。
介绍计算流体力学通用软件——Fluent
介绍计算流体力学通用软件——Fluent介绍计算流体力学通用软件——Fluent计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是一门综合了流体力学、计算数学和计算机科学等多学科知识的交叉学科。
CFD软件被广泛应用于工程领域，可用于模拟和分析各种流体现象。
其中，Fluent是一款被广泛使用的计算流体力学通用软件，本文将对其进行详细介绍。
一、Fluent软件的简介Fluent是美国ANSYS公司推出的一款流体力学仿真软件，已经成为了全球工程仿真界最为流行的工具之一。
该软件内置了丰富的求解器和算法库，可用于模拟包括传热、流动、多相流、反应等在内的各种物理现象。
Fluent具有综合性、灵活性和高精度的特点，能够支持各类工程问题的模拟与分析。
二、Fluent软件的功能特点1. 多物理场耦合模拟能力：Fluent支持多物理场的耦合模拟，如流体力学、传热、化学反应等。
用户可以方便地将多个模拟场景进行耦合，实现真实物理现象的模拟和分析。
2. 多尺度模拟能力：Fluent可实现多尺度模拟和跨尺度传递分析，从宏观到微观的全过程仿真。
这使得用户可以更全面地了解系统的行为和特性。
3. 自由表面流模拟：Fluent具备出色的自由表面流模拟能力，可以模拟液体与气体之间的界面行为。
在船舶、液相冷却器等领域得到了广泛应用。
4. 求解器丰富：Fluent内置了多种求解器和前处理器，可适应不同问题的求解和分析需求。
用户可根据具体问题选择合适的求解器，提高仿真效率和精度。
5. 高精度的算法库：Fluent拥有精确可靠的数值方法和算法库，可以满足不同工程问题的精度要求。
其算法被广泛验证和应用，可保证结果的准确性。
三、Fluent软件的应用领域Fluent软件广泛应用于航空航天、汽车工程、能源领域、化工等众多工程领域。
以下是其中的几个典型应用领域：1. 汽车空气动力学：Fluent可以在设计阶段对汽车的空气动力学性能进行仿真，优化车身外形，提升汽车的空气动力学效果。
【流体】10个目前流行的CFD仿真软件，你了解几个？
【流体】10个目前流行的CFD仿真软件，你了解几个？说到仿真计算流体力学软件（CFD软件），大家都耳熟的有ANSYS Fluent、cfx、STAR-CCM、comsol、OpenFOAM、Phoenics等等。
它们都有各自的仿真优势和市场。
但是，CFD仿真软件多了，容易让我们迷茫。
一方面，我们不可能全部软件都学会；另一方面，我们很少人明白它们各自的优缺点，这点对于仿真一些特殊问题时候选对软件会很关键。
下面为您介绍10个目前流行的CFD 软件。
1. ANSYS Fluent使用领域：流体流动、多相流、流固耦合、动网格、传热与辐射、燃烧和化学反应、声学和噪声。
特点：提供丰富的湍流模型和多相流模型，模型都有精确验证过。
方便与ANSYS平台其他仿真模块进行多物理场仿真。
介绍的资料和书本最多，方便上手。
市场占有率高。
2. Phoenics使用领域：流体流动、多相流、传热传质、燃烧和化学反应、暖通建筑。
特点：提供丰富的湍流模型和多相流模型。
软件自带1000多个例题，方便学习。
最大限度的向用户开放了程序，用户可以任意修改和添加各种程序和模型。
3. cfx使用领域：流体流动、传热、辐射、多相流、化学反应、燃烧。
可满足泵、风扇、压缩机、燃气涡轮和水力涡轮等旋转机械应用的需求。
特点：是全球第一个发展和使用全隐式多网格耦合求解技术的商业化软件。
一直占据着80%以上的旋转机械CFD市场份额。
2003年被ANSYS收购，方便与ANSYS平台其他仿真模块进行多物理场仿真。
4. STAR-CCM使用领域：流动、传热、应力、噪声、多相流、燃烧。
特点：搭载了CD-adapco独创的最新网格生成技术，使用CD-adapco倡导的多面体网格，相比于原来的四面体网格，在保持相同计算精度的情况下，可以实现计算性能约3～10倍的提高。
能很好地支持船的前期设计研究，目前在船类行业应用甚广。
5. OpenFOAM使用领域：可以模拟复杂流体流动、化学反应、湍流流动、换热分析等现象，还可以进行结构动力学分析、电磁场分析。
量子计算机的发展现状和未来展望
量子计算机的发展现状和未来展望随着信息技术的不断发展，计算机科学得到了前所未有的发展。
在这其中，量子计算机被认为是下一代计算机的重要突破口。
那么，量子计算机的发展现状和未来展望是怎样的呢？一、量子计算机的发展现状量子计算机是利用量子力学的原理进行计算的计算机，它采用了一些基于量子力学的特殊构建方式，这些构建方式允许处理的信息单元比经典计算机更加丰富。
量子计算机结合了互补的特性，包括高速运算和超高性能，这是传统计算机所不能比拟的。
目前，量子计算机的发展已经取得了一定的成果。
Google 在2019 年通过 Sycamore 处理器实现了超越经典计算机性能的里程碑。
Sycamore 处理器仅仅在 200 s 的时间内计算出了一个经典计算机不可能计算的结果。
此外，中国的科学家们也在 2020 年实现了基于通用量子计算的证明性计算。
虽然量子计算机的发展现状看起来很理想，但同时我们也要看到，量子计算机目前仍面临着一些挑战。
这些挑战包括硬件、软件、公钥加密、量子错误纠正和实现大规模量子比特等问题。
因此，量子计算机的未来发展需要克服以上挑战，并从硬件、算法和应用几个方面加以推进。
二、量子计算机的未来展望在未来，量子计算机将会从三个方面发展：硬件、算法和应用。
1. 硬件硬件方面的发展是量子计算机发展的基础。
目前，由于量子计算机的器件制造仍处于基础阶段，硬件方面的更新换代较慢。
但是，如今的技术发展非常迅猛，据估计，大约在未来 10 年内，将会推出能够处理 100 个量子位的量子计算机。
目前，IBM、Google、Intel、华为等世界知名的科技企业均在积极推进量子计算机的研发。
未来，通过量子芯片技术的中心化发展，量子计算机将会和传统计算机相比，具有更快的速度和更高的计算精度。
2. 算法当前，建立基于量子计算的新算法以及优化传统算法已成为量子计算机发展的主流方向。
在未来，如果我们能发展出一些基于量子计算机的更可靠、更实际的算法，量子计算机的应用将会更加广泛。
助力发展，探索无限——记大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室
实验室开辟了若干具有引领性的研 究方向，是我国计算力学及工程科学计算 领域的旗帜性单位。科研成果曾先后4次 获得国家自然科学奖二等奖。其中基于辛 几何的弹性力学新体系开创了计算力学研 究的全新方向；结构优化多项基础研究工 作被权威学者评价为“引发了整个拓扑优 化领域（研究）”以及对相关领域的“里 程碑式”贡献。近年来，实验室有关基于 移动可变形组件的结构拓扑优化新框架等 方面的成果开辟了全新的研究方向，被评 价为“可以极大减少计算困难”“开创性 贡献”。这些工作受到国内外学术界持续 关注，吸引了众多学者开展后继研究， 相关工作2019年获得国家自然科学奖二等 奖。实验室人员还多次应邀在世界计算力 学大会等重要学术会议上作大会/半大会 报告。近年来，实验室在计算力学顶级期 刊发文量排名世界第4位，若干代表性论 文被引次数位居相应期刊前列，还获得 了国家科技进步奖（特等奖、二等奖各1 项）、高等学校科学研究优秀成果奖（一 等奖3项）等多项重要科技奖励。实验室
实验室主要的研究方向包括：1）计 算力学与工程科学计算的理论和方法； 2）结构优化设计的现代理论和计算方 法；3）大规模计算工程软件系统研究开 发和应用；4）复杂环境下重大工程和工 业装备结构的试验、分析与评价。
实验室拥有力学一级国家重点学科， 工程力学、固体力学、船舶与海洋结构物 设计制造3个二级国家重点学科，以及力 学、船舶与海洋工程2个博士后科研流动 站。建有“计算力学与工程科学计算”和 “结构优化”2个国家自然科学基金委创 新研究群体；“结构优化的理论、方法及 应用”教育部创新团队；“结构强度与轻 量化设计”和“结构耦合分析与设计”2 个国防科工局国防科技创新团队。目前 有固定人员92人，其中中国科学院院士3 人、韩国工程院院士1人、国家杰出青年 科学基金获得者11人、长江学者奖励计划
流体传动仿真软件的现状及其发展趋势
流体传动仿真软件的现状及其发展趋势刘红梅1,2*，米乐1（1.南通大学机械工程学院，江苏南通 226019;2.南通大学工程训练中心，江苏南通 226019）摘要：简单介绍了流体传动的发展历史及其进展情况，说明了仿真软件对流体传动的重要性，全面剖析了国内外几个典型的流体传动仿真软件的优劣势，并对流体传动仿真软件的发展趋势做出了展望。
关键词：流体传动；计算机仿真；软件The Present Status and Trend of the Development of TransmissionFluid Simulation SoftwareLIU Hongmei1,2*, MI Le1, WU Chengqun1, XU Yuanbin1，LV Yi1(1.School of Mechanical Engineering, Nantong University, Nantong, Jiangsu 226019, China;2. Engineering Training Center, Nantong University, Nantong 226019, China)Abstract: Introduce the development history and progress of the fluid transmission. Point out the importance of the simulation software of fluid drive. comprehensively analyzes the domestic and international the advantages and disadvantages of several typical fluid driving simulation software, and the development trend of fluid transmission simulation software to make the future.With the continuing development and progress of hydraulic technology as well as continuingexpansion of application,the hydraulic simulation research has been paid more and more attentions and widely applied.In this paper the latest progress of hydraulic simulation technology is discussed,and several typical simulation softwares are analyzed, which have extensive influence both domestic and abroad.On this basis,the development prospects of hydraulic simulation technology are explained.0 引言CFD，软件(Computational Fluid Dynamics），即计算流体动力学, 简称CFD。
CFD-简介及国内外发展状况
1。
1 计算流体力学的起源计算流体力学（Computational Fluid Dynamics）是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。
他作为流体力学的一个分支产生于第二次世界大战前后，在20 世纪60年代左右逐渐形成了一门独立的学科【1】。
总的来说随着计算机技术及数值计算方法的发展，我们可以将其划分为三个阶段：第一,初始阶段（1965～1974)，这期间的主要研究内容是解决计算流体力学中的一些基本的理论问题,如模型方程（湍流、流变、传热、辐射、气体－颗粒作用、化学反应、燃烧等）、数值方法（差分格式、代数方程求解等)、网格划分、程序编写与实现等，并就数值结果与大量传统的流体力学实验结果及精确解进行比较，以确定数值预测方法的可靠性、精确性及影响规律。
同时为了解决工程上具有复杂几何区域内的流动问题，人们开始研究网格的变换问题,如Thompson, Thams和Mastin提出了采用微分方程来根据流动区域的形状生成适体坐标体系,从而使计算流体力学对不规则的几何流动区域有了较强的适应性，逐渐在CFD 中形成了专门的研究领域:“网格形成技术”。
第二，工业应用阶段(1975～1984年),随着数值预测、原理、方法的不断完善，关键的问题是如何得到工业界的认可，如何在工业设计中得到应用,因此，该阶段的主要研究内容是探讨CFD在解决实际工程问题中的可行性、可靠性及工业化推广应用。
同时，CFD技术开始向各种以流动为基础的工程问题方向发展，如气固、液固多相流、非牛顿流、化学反应流、煤粉燃烧等。
但是,这些研究都需要建立在具有非常专业的研究队伍的基础上，软件没有互换性，自己开发，自己使用，新使用的人通常需要花相当大的精力去阅读前人开发的程序,理解程序设计意图,改进和使用。
1977年，Spalding等开发的用于预测二维边界层内的迁移现象的GENMIX程序公开，其后，他们首先意识到公开计算源程序很难保护自己的知识产权，因此，在1981年，组建的CHAM公司将包装后的计算软件（PHONNICS －凤凰）正式投放市场,开创了CFD商业软件的先河，但是，在当时，该软件使用起来比较困难，软件的推广并没有达到预期的效果。
计算流体力学(CFD)的通用软件
计算流体力学(CFD)的通用软件计算流体力学(CFD)的通用软件计算流体力学(CFD)是一种重要的工程分析方法，广泛应用于航空航天、汽车工业、船舶设计、建筑设计等领域。
随着计算机技术的快速发展，CFD的应用越来越广泛，也催生了许多通用软件的诞生，以帮助工程师进行流体力学分析和模拟。
本文将介绍几种常用的CFD通用软件，并对其特点和应用进行简要分析。
ANSYS Fluent是计算流体力学分析领域最知名的软件之一。
它拥有强大的求解器和多种建模选项，可以模拟包括气体、液体、多相流、传热等在内的多种流体现象。
ANSYS Fluent具有良好的用户界面和先进的后处理功能，使得工程师能够对复杂流体流动进行详尽的分析。
该软件在航空航天、汽车工业等领域得到了广泛应用。
OpenFOAM是一个自由、开源的CFD软件，具有灵活的求解器和广泛的应用范围。
它采用了有限体积方法，可以模拟多种流动问题，包括不可压缩流体、可压缩流体、多相流等。
OpenFOAM的优势在于其可扩展性和自定义性，通过编写自定义求解器，用户可以实现更复杂的物理模型和算法。
这使得OpenFOAM成为科研领域和程序开发者的首选。
CD-adapco Star-CCM+是另一款功能强大的CFD软件，也是工业界广泛使用的工具之一。
Star-CCM+具有直观的用户界面和先进的后处理功能，可以模拟包括颗粒流、化学反应、电磁场等在内的多种流体问题。
该软件的优势在于其多物理耦合能力和高性能计算能力，可以快速模拟复杂的流体现象。
除了以上提到的软件，还有许多其他的CFD通用软件可供选择，如COMSOL Multiphysics、NUMECA Fine/Marine等。
这些软件在特定领域或特定问题上有其独特的优势和适用性。
CFD的通用软件在工程分析和设计中发挥着重要的作用。
它们可以帮助工程师更好地理解流体力学现象，优化产品设计，加速产品开发过程。
然而，使用CFD软件需要一定的专业知识和经验。
通用计算流体力学软件框架架构设计
通用计算流体力学软件框架架构设计丁海昕;陆林生;吴庆波;赵慧勇;王兰【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2012(22)12【摘要】计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件是专门用来进行流场分析、计算以及预测的软件。
CFD软件应用于飞行器设计,可以有效提高飞行器设计质量、缩短研制周期及降低研制成本等。
目前虽有大量CFD计算软件,但这些软件是针对不同需求的,它们的接口没有统一的标准,且处理流程也大致相似。
因此,文中从能满足通用CFD软件集成的软件框架研制出发,着重研究了软件框架的架构设计。
首先,在对国内外优秀CFD软件进行调研的基础上,文中通过挖掘CFD 软件的共性,采用分而治之的设计方法将系统分割成多个组件,使得整个软件结构清晰明确,软件模块化规范。
然后,通过设计标准化的数据接口和功能子系统接口来保证数据的完整性,以提高数据的利用率。
最后,利用典型算例对框架进行验证以确保架构设计的正确性,从而为将来大规模软件平台的实现奠定坚实的基础。
【总页数】5页(P223-227)【作者】丁海昕;陆林生;吴庆波;赵慧勇;王兰【作者单位】国防科技大学,湖南长沙 410000;中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳 621000;国防科技大学,湖南长沙 410000;中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳 621000【正文语种】中文【中图分类】TP39【相关文献】1.一种通用化无人直升机飞行控制软件框架设计 [J], 王小青;吴平2.电力设备智能传感器通用嵌入式系统软件框架设计 [J], 赵飞;贺霄皖;周方洁3.电力设备智能传感器通用嵌入式系统软件框架设计 [J], 刘燚荣4.舰艇武器发射系统跨平台通用软件框架设计与应用 [J], 安娜;姜杨5.舰艇武器发射系统跨平台通用软件框架设计与应用 [J], 安娜;姜杨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
CAE及其运用概述
CAE及其运用概述引言：CAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。
CAE从60年代初在工程上开始应用到今天，已经历了30多年的发展历史，其理论和算法都经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程，现已成为工程和产品结构分析中(如航空、航天、机械、土木结构等领域)必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重要手段。
随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统(CAD/CAE/CAPP/CAM)的重要环节。
CAE系统的核心思想是结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。
其基本过程是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量(应力、位移、压力和温度等)问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。
此时得到的基本方程是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组。
求解后得到近似的数值解，其近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。
根据经验，CAE各阶段所用的时间为：40%～45%用于模型的建立和数据输入，50%～55%用于分析结果的判读和评定，而真正的分析计算时间只占5%左右。
针对这种情况，采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处理。
计算流体力学与FLUENT软件简介
对声学来说，ANSYS Fluent能用几种方法计算非稳态压力脉 动引起的噪声。瞬态LES对表面压力的预测能用内嵌的傅立叶变 换工具（FFT）转化为频谱。Ffowcs–Williams 和 Hawkings声类 比能模拟各种的声传播，从暴露的钝体到旋转风扇叶片。宽频噪 声模型能基于稳态仿真的结果预估声源。
在Model Constants 项中的模型 常数是被广泛认可的常数，不用 改变，保留其他默认设置。
Fluent算例介绍
要处理边界层内的流动问题需考虑以下三种情况：
① 层流底层 （y+ < 5）； ② 过渡区域 （5 < y+ < 30）； ③ 紊流区域 （y+ > 30）。
y u* y
/
多相流
许多CFD应用所包பைடு நூலகம்的流体是多相而不仅是一相。ANSYS Fluent 是多相流模型技术的领导者。其各类功能让工程师能洞察那些常常难 以测量的设备内部。对不同类型的多相流 ANSYS Fluent软件提供不同 的模型。
反应流
ANSYS Fluent都提供了丰富的架构来模拟伴随化学反应和燃烧的 流动。ANSYS Fluent中的反应流模型能处理大量的气体、煤和液体 燃料燃烧模拟。同时也包括预测SOx 生成、NOx 生成和分解的特殊 模型。该技术的表面反应功能可以预测气体和表面组分的反应，也能 预测不同组分间的反应，因此，能严格预测沉积和蚀刻。
选择2D 求解器
流场初 始化
选择求解 的方程
条件计算 控制参数
确定边界类型 及边界条件
确定流体的 材料性质
Fluent算例介绍
问题描述 温度为T0、压强为P0的理想气体以均速V0流过温度为
超级计算机的现状与未来发展
超级计算机的现状与未来发展随着科技的不断进步和发展，超级计算机已经成为了现代科技领域中不可或缺的存在，有着广泛的应用范围和重要作用。
那么，本文将从超级计算机的定义、现状以及未来发展方向等多个维度来探讨超级计算机的现状和未来发展。
一、超级计算机的定义超级计算机是指在超过一定规模的问题（通常是科学、工程或商业的计算）上拥有优异的计算能力的计算机系统。
它采用了超级计算机特定的硬件和软件架构，包括高速处理器、超高速网络和内存系统，以及高效的并行计算算法和软件工具。
二、超级计算机的现状目前，世界上最强大的超级计算机是由中国开发的“神威·太湖之光”，它的峰值性能达到了每秒93.01亿亿次浮点运算（即93.01PFLOPS）。
该超级计算机采用了超过10万个处理器，其中70％以上是国产芯片。
同时，在全球前五十强的超级计算机榜单中，中国已经拥有超过30％的超级计算机，成为超级计算领域的领头羊。
在超级计算机的应用领域中，天气预报和气候模拟、地震动力学计算、基因组学分析和生物学模拟、大数据处理和模拟等领域是目前超级计算机比较重要的应用领域。
在这些领域中，超级计算机大大提升了计算效率，取得了许多突破性的研究成果。
三、超级计算机的未来发展随着科学技术的不断发展和进步，超级计算机也在不断发展和完善。
尤其是在硬件技术上，超级计算机已经实现了“千万亿次计算”，而且在未来，超级计算机的性能还将不断提高。
这其中主要包括以下几方面：1、量子计算技术。
量子计算是超级计算机未来发展的一种重要方向。
由于量子计算机利用了量子力学的特殊性质，可以加速它们的计算速度，从而在处理大规模数据、复杂模型等方面大有作为。
2、人工智能技术。
人工智能已经成为当前的一个热门领域，而超级计算机在人工智能的应用中也将发挥越来越重要的作用。
通过使用超级计算机来支持人工智能训练算法或者为人工智能应用提供算力等，都将成为未来超级计算机发展的一大趋势。
3、可编程芯片的应用。
计算流体力学的方法和软件开发研究
计算流体力学的方法和软件开发研究在现代科技领域中，计算流体力学（CFD）被广泛应用于工业、气象、航空航天、地质等领域。
CFD是一种通过数值算法求解Navier-Stokes方程组，对流体力学问题进行数值模拟的方法。
CFD的应用范围越来越广泛，越来越复杂。
如何进行高精度、高效率、大规模的计算成为了现代CFD研究的重要方向。
CFD方法分为直接数值模拟（DNS）、雷诺平均数模拟（RANS）、大涡模拟（LES）和直接数值模拟与大涡模拟耦合（DNS/LES）。
其中DNS方法限制条件较多，只能模拟简单的流动现象，而RANS和LES方法适用于复杂的流动情况。
DNS方法和RANS方法由于数值模拟误差较大，常常需要结合实验数据进行模型校准。
LES方法能够解决RANS方法无法处理的小尺度湍流结构，但是计算量较大，造成软件运行效率低下，并且需要使用高性能计算机进行计算。
DNS/LES方法将DNS和LES方法结合起来，以求得在真实情形下近似可靠的结果。
DNS/LES 方法在各种求解粘性流体问题中具有很高的应用潜力。
但是，DNS/LES方法需要更高的计算资源，如更高的处理器速度、更大的内存空间等。
在CFD软件开发中，如何设计、实现和优化CFD算法成为了首要问题。
CFD 软件的研发通常由两部分组成：CFD求解器和预处理器。
CFD求解器涉及到丰富的数学和计算领域知识，如差分、积分、矩阵分析等。
预处理器则主要处理网格生成、边界条件、初始条件和消耗性能的规格化等。
CFD软件的性能优化涉及到系统、算法和应用三方面。
系统优化主要关注高性能计算机的硬件优化，如CPU架构、内存访问方式、缓存等。
算法优化则主要关注CFD算法模型的设计、精度和效率。
应用优化主要关注特定应用场景下CFD应用的优化。
CFD软件的编写和集成的复杂性，对开发人员的编程能力、系统知识和应用领域的理解都提出较高的要求。
因此，CFD软件开发成为一个多学科和综合性的研究领域。
CAE的发展趋势及现状
CAE软件的现状及发展趋势摘要：随着CAE应用领域的扩大和专业深度的纵深发展,为了更好地让CAE 技术真正发挥作用，让CAE技术进入设计流程之中，就需要协同CAE集成环境。
CAE系统的开放性和集成性是用户的主要关注点。
本文对CAD/CAE 一体化技术、CAE数据信息分析及技术的应用前景都作了阐述，为其进一步开发提供参考。
CAE是一种在二维或是三维几何形体CAD的基础上，运用有限元(FE) '边界元(BE)、混合元(ME)、刚性元(RE)、优先差分和最优化等数值计算方法并结合计算机图形技术、建模技术、数据管理及处理技术的基于对象的设计与分析的综合技术和过程。
关键字：CAE技术数据信息分析及技术概述计算机辅助工程(CAE),从字面上讲它包括工程和制造业信息化的所有方面，但是传统的CAE主要指用计算机对工程和产品的功能、性能与安全可靠性进行计算、优化设计，对未来的工作状态和运行行为进行模拟仿真，及早发现设计缺陨，改进和优化设计方案，证实未来工程/产品的可用性与可靠性。
工程师进行创新设计的重要手段和工具，工程和制造企业的生命力在于工程/产品的创新，而对于工程师来说，实现创新的关键，除了设计思想和概念之外，最主要的技术手段，就是采用先进可靠的CAE软件.科学家进行创新研究的重要手段，科学计算是现代科学家进行科学和技术研究的三大手段之一。
它可以帮助科学家揭示用物质实验手段尚不能表现的科学奥秘和科学规律。
它也是工程科学家的研究成果一理论、方法和科学数据一的归属之一，做成软件和数据库，成为推动工程和社会进步的最新生产力。
CAE软件是迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工程科学、工程管理学与现代计算机科学和技术相结合，而形成的一种综合性、知识密集型信息产品。
CAE软件分类针对特定类型的工程/产品所开发的用于产品性能分析、预测和优化计算的软件，称为专用CAE软件。
可以对多种类型的工程/产品的工程行为进行计算分析，模拟仿真，性能预测、评价与优化的软件，称为通用CAE软件。
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袁明武北京大学力学与工程科学系
摘要：本文从国际、国内以有限元方法为基础的计算力学软件的现状和对比出发，探讨了我国在开发、营销、维护等诸多环节中的若干问题，进行了一些思考，提出了为发展我国的计算力学软件的若干参考性的意见。
关键词：有限元、计算力学软件
国际上计算力学软件的现状
从1965年第一次出现“有限元”这个名词，到70年代美国第一个有限元结构分析系统SAP问世，到今天已有25年的时间。
整整一代人在这一方面做了艰苦卓绝的努力，已经形成了若干国际上著名的大型计算力学系统，解决了成千上万个工程实际课题，为科学技术的发展和工程应用做出了不可磨灭的贡献。
目前这些系统已经相当成熟，在国际市场上拥有大量的用户。
比如美国的ANSYS系统擅长于多物理场和非线性问题的有限元分析，ABAQUS长于非线性有限元分析，NASTRAN系统长于线性有限元分析和动力计算，LSDYNA长于冲击、接触等非线性动力分析。
它们都是国际上非常优秀的大型有限元分析系统，突出的显示了在计算力学方面深厚、先进的科学基础。
美国ANSYS系统是长期独立开发的大型线性、非线性有限元分析系统，他的强大的功能、灵活方便的用户界面博得了世界上众多用户的钟爱，美国MSC-NASTRAN系统以最早期的主要用于航空航天方面的线性有限元分析系统为基础，兼并了PDA公司的PATRAN，又在以冲击、接触为特长的DYNA3D的基础上组织开发了非线性程序DYTRAN，美国ABAQUS系统由三位年轻人以两千美元起家编写程序，到今天发展成为国际上著名的有限元程序系统，经历了艰苦的开发、应用、经营的路程，达到了巨大的成功。
为什么这么多著名的、重要的有限元程序系统都集中在美国得以实现，以个人的见解主要有以下原因：
1）美国的科学界、工程界非常重视把科学研究的成果转化为生产力；
2）美国的软件被公认为是一种高技术的知识密集型产品，能够以较高的价格转让，经营者可以从收益中得到足够的回报来支持进一步开发，维护和技术服务；
3）知识产权的法律意识很强，盗版的现象很少；
4）有优秀的维护、培训、建立文档的传统，在软件质量上精益求精，有良好的信誉；
5）许多学者、软件公司的负责人既有较高的学术水平，又有丰富而杰出的管理、经营方面的经验，敢于做出重大的决策；
6）在利益合理分配的原则下能够合作、共事，使企业越办越大。
作者以为国际上许多成功的例子是值得借鉴的，特别是值得我国科技界的决策人物所汲取。
我国计算力学软件的现状
我国计算力学软件是从70年代开始的，起步算是早的。
第一个自行开发的软件系统当
推大连理工大学钟万勰院士组织开发的JIGFEX[注：现在最新版本为JIFEX V3.0]。
其次是航空工业部623所开发的HAJIF,它们在我国的工程应用方面起了一定的作用，解决了不少的工程实际问题，但由于没有坚持进行长期的维护和进一步的开发，加上引进国外软件SAP5的冲击，广大用户可以无偿或者以极低的代价得到元程序，结果就形成了“功亏一篑”的局面。
由我本人领导和组织开发的SAP84，惨淡经营十几年，得到了一个勉强维持的回报。
其功能仅限于线性，虽然解决了工程界数以千计的重要问题，但在功能方面得不到快速的扩充，在图形的前后处理方面尚跟不上用户的需求。
在经营方面作为一个学者可以说根本不懂，没有任何行销策略、政策，也没有力量进行宣传，人力财力极为有限，与国际上的计算力学软件相比，只能是凤毛麟角。
我国计算力学方面的软件在国际上还没有出现过一个有影响的软件系统，各个大专院校每年有数以百计的博士论文，数以千计的硕士论文都在写计算力学方面的程序、发表论文，但是最终大多成为一堆废纸。
国家自然科学基金也曾支持过几个计算力学软件的开发，但都以发表几篇文章而告终。
几点思考
我国从事计算力学有限元理论、算法研究的工作者不下万余人，其中从事软件工作的不下数千人，这样一批人居然拿不出一个像样的在国际上站住脚的软件系统来，感到十分惭愧。
而我们培养的许多优秀人才却成了国外许多计算力学软件公司的主要开发人员，难道不值得我们深思吗？
1）计算力学软件是把计算力学的理论成果、算法转换为能解决工程实际问题的生产力的主要手段，它是一种创造性的劳动，是要把最新的计算机技术、软件工具、算法和工程知识结合在一起的综合性工作。
但软件开发在一段时期内被学术界认为没有学术水平，评职称提工资都受影响。
这种情况目前在好转之中。
2）一支高质量的稳定的队伍是开发计算力学系统的关键。
软件开发是一项极为艰苦得劳动，需要长期、连续的持之以恒的工作。
一个大型通用有限元程序系统的开发需要硕士以上水平的15~20人合作5~10年。
但维护和培训、销售和售后服务，就需要一支25~30人的队伍连续工作5~10年。
像这样的人员构成和长时间的稳定性，在目前的国内环境下几乎不存在。
3）目前的国内软件市场，高质量的软件不能得到高的回报，软件价格上不去，因此产品的效益不能维持开发人员的高待遇，更谈不上扩大再生产。
4）盗版行为在我国仍然猖獗，这种情况严重打击了国内软件开发人员的积极性。
5）一批既懂学术又懂销售、管理的人员极为需要，但目前没有这样的人才，这使得我们即使有了好的软件也打不进国际市场。
结论是：如果没有政策上和体制上的重大改革，在近十年内，我国计算力学软件不可能出现高质量的大型计算力学软件系统。