科技日报记者 陈曦

日前，由国度超等计较天津中央主任杨灿群领衔，结合进步前辈计较与要害软件（信创）海河试验室、国防科技年夜学等单元，用时十余年自立研发的多效应仿真CAE软件GalaxyEDS 5.0版本正式发布。新版本撑持爆炸、打击、燃烧等繁杂征象的高精度物理仿真，整体技能到达国际领先程度，已经乐成运用在国防、大众安全及工业等范畴，为设备研发设计、主要方针防护及损伤效能评估等提供主要支撑。

CAE火急需要国产化，打破外洋垄断

工业软件是现代工业的底子，是毗连数字空间与物理世界的焦点枢纽。它经由过程于计较机中成立切确的数学模子，猜测产物于真实情况下的举动状况，从而驱动高质量、高效率的工程立异，是现代工业的“魂灵”。

于浩繁工业软件中，计较机辅助工程（CAE）软件饰演着不成替换的脚色。它基在机理阐发及数值计较，模仿产物于布局力学、流体力学、热阐发等多物理场下的相应，直接决议了工程方案的靠得住性、安全性与机能界限。“特别是于爆炸、打击、燃烧等极度物理征象的仿真上，”国度超等计较天津中央主任杨灿群指出，“CAE是举行质料选型、布局优化及防护设计的‘数字试验室’，其主要性不问可知。”

然而，当前全世界CAE软件市场被少少数西方巨头垄断，美国、德国、法国等国度的企业盘踞了跨越95%的市场份额。这类垄断格式，不仅袒露了我国财产链供给链的懦弱性，更于年夜国科技竞争的配景下，将我国国防工业及高端设备研发推向了伤害境界。杨灿群注释，因为CAE负担着从机理建模到方案验证的最焦点、最敏感环节，于航空航天、能源安全、设备研发等主要范畴，继承利用外洋软件象征着最敏感的设计数据及焦点模子面对泄露危害。

“是以，CAE软件的国产化显患上尤为火急，这不仅是晋升工程效率的问题，更是一场关乎国度安全与战略自立的攻坚战。”杨灿群坚定地说。

十七年磨一剑，霸占技能壁垒

研制CAE软件的难度之年夜，远超想象。这是一项以数学、物理及工程科学为底座的超繁杂体系工程，其深度及广度组成了极高的壁垒。它需要将偏微分方程的数值离散、求解器的开发构建，与质料本构、湍流模子、燃烧反映等跨学科常识举行深度交融。

“国际巨头依附数十年堆集，已经修筑起一个高耦合的‘技能黑箱’，而咱们于算法、工业常识及软件工程系统上起步晚、堆集薄，研倡议点本就掉队。”杨灿群回忆说。

更年夜的挑战于在极度场景的仿真。杨灿群指出：“爆炸、打击、燃烧这些历程，触及多介质交互、多标准演化、多效应动态耦合，其高速、高压、高暖和强非线性等特色，即即是世界领先技能，也存于‘仿禁绝、仿烦懑、仿不精、仿不了’的世界级难题。因其隐藏性强的特征，冲破这一范畴的难度其实不亚在芯片等高科技范畴。”此外，既懂工程机理又精晓软件架构与高机能计较的复合型人材极端稀缺，差别工业软件间数据尺度的割裂，都极年夜地增长了开发成本及周期。

于云云艰难的配景下，杨灿群团队用时17年连续投入，研发出GalaxyEDS软件，实现了从“跟跑”到“领跑”的超过。谈和冲破的要害，杨灿群暗示：“咱们并不是单一技能的改良，而是于爆炸、打击、燃烧和多效应耦合仿真等世界级难题上取患了体系性冲破。”

杨灿群先容，GalaxyEDS软件霸占的四年夜要害技能。第一，霸占了高精度多介质爆炸仿真难题，提出强间断高分辩率捕获要领等，年夜幅降低了爆炸超压求解偏差；第二，霸占了高效率多标准打击仿真难题，提出时域多标准仿真要领，使繁杂布局打击仿真效率晋升了10倍；第三，霸占了高保真多组分燃烧仿真难题，实现了对于公里级场景全历程切确模仿的技能超过。

“第四也是最焦点的，咱们霸占了超年夜范围多效应耦合仿真难题。”杨灿群暗示，“咱们提出了多效应耦合同一模子、高可扩大全流程仿真框架等，联合河汉E级超等计较机，初次实现了千亿网格范围、十万核级并行多效应耦合仿真，远超主流商用软件亿级网格范围，为破解极度繁杂工程仿真难题打开了全新的成长空间。”

这一系列冲破，标记着我国于高端CAE软件范畴，不仅打破了持久受制在人的场合排场，更于若干要害标的目的上实现了立异引领。

赋能多范畴，经由过程实战查验

自立研发的CAE软件效能怎样，终极要经由过程解决国度庞大需求的现实运用来查验。今朝，GalaxyEDS已经走出试验室，于多个主要范畴经由过程实战磨练，成为守护国度战略安全的“数字樊篱”。

于工业范畴，GalaxyEDS已经深度办事在我国航空设备与能源开采的焦点使命。针对于自立特种用途飞机、直升机研制中的鸟撞机翼、装甲防弹、叶片段裂等场景，经由过程“仿真+实验”双向验证，开展抗打击机能评估、轻量化布局设计与机舱包涵性阐发，以引导及加快新型航空设备研制进程。于油气开采范畴，经由过程仿真精准猜测石油射孔弹的穿孔深度、孔径和孔道形态，快速优扮装药与药型罩设计，从而提高射孔弹的发射率与穿孔率，直接办事在深井油气开发，助力晋升油气开采量。

于大众安全范畴，GalaxyEDS为应答极度危害提供了要害支撑。面临太空星体防备使命，完成为了导弹冲击小行星的百亿级网格、厘米级分辩率邃密模仿，复现“打击、爆炸、碎裂、偏转”全历程，以评估阻挡方案有用性。于与化工、能源基地相干单元的互助中，软件对于数平方千米化工园区的要害节点举行高分辩率描画，冲破千亿网格超年夜范围多效应耦合仿真技能，实现危化品从走漏、扩散、燃烧到爆轰的演化历程全链条模仿，从而辨认差别等级伤害区域，评估防护办法，为优化园区结构、制订精准应急预案提供直接技能支撑，将庞大安全危害转化为可阐发、可预防、可管控的工程技能问题。

“这些乐成的运用，充实证实了咱们自立技能的进步前辈性。”杨灿群夸大，“它不仅于晋升工程效率，更是于国防、能源、大众安全等主要范畴，助力修筑坚实靠得住的自立可控樊篱。”将来，国度超等计较天津中央将继承联袂各方，鞭策构建更完美的工业软件生态，为新型工业化注入强劲动能。