积鼎科技CFD VirtualFlow：引领国产多相流仿真技术，赋能工业智造

在工业仿真领域，计算流体动力学（CFD）软件是解决复杂流动问题的核心工具，而多相流仿真作为其中的关键方向，因涉及气、液、固等多相物质的相互作用，对软件的物理模型、求解精度和效率要求极高。长期以来，该领域高端市场多被国外软件垄断，国产自主化需求迫切。上海积鼎信息科技有限公司自主研发的通用 CFD 软件VirtualFlow，以“多相流仿真” 为核心定位，凭借自主可控的核心技术与丰富的工业应用能力，打破国外技术壁垒，成为国产流体仿真领域的标杆产品。

VirtualFlow的核心竞争力源于完全自主研发的技术体系，从网格建模到求解器，再到物理模型，均实现关键技术自主可控，彻底摆脱对国外底层技术的依赖：

1. 在网格技术上，软件创新采用笛卡尔网格 + 浸没表面技术（IST） ，用户导入主流格式的几何模型后，软件可自动生成包裹几何实体的计算域，支持基于几何特征的自适应加密与嵌套网格局部加密，既能保证复杂几何的建模精度，又大幅简化操作流程，可将建模周期缩短数小时。

2. 在求解器层面，软件基于有限体积法，支持二维、三维及轴对称问题求解，兼容可压缩与不可压缩流体，同时依托 MPI与GPU混合并行技术，实现载荷均衡的网格分配，在 Linux 与 Windows 跨平台环境下均能高效运行。

- 针对多相流仿真的核心需求，VirtualFlow 构建了全场景覆盖的多相流模型体系，涵盖界面流、混合流、离散相流三大类场景：

• 界面流问题可通过水平集（Level-Set）与流体体积（VOF）方法精准追踪气液界面，适用于自由液面流动、沸腾冷凝等场景；
• 混合流问题采用均相流与代数滑移（ASM）模型，能模拟气液混合物、泡状流等工况；
• 离散相流则通过欧拉 - 拉格朗日颗粒追踪模型，实现从稀相（单向耦合）到密相（四向耦合）的颗粒输运仿真，支持颗粒间相互作用、颗粒 - 壁面碰撞及热传递耦合，可精准模拟油气管道颗粒沉积、流化床颗粒混合等工业问题。

- 除多相流核心能力外，VirtualFlow 还配套了丰富的辅助物理模型，进一步强化工业适用性。在湍流模拟方面，软件提供雷诺平均（RANS）、大涡模拟（LES）、超大涡模拟（V-LES）三级模型：

• RANS 模型计算效率高，适用于常规稳态流动；
• LES 模型可直接计算大尺度涡，精准模拟非定常流动；
• V-LES 则融合两者优势，在精度与效率间取得平衡，满足航空发动机燃烧室非稳态燃烧等高精度需求。

- 相变模型是软件的另一大亮点，支持直接相变与经验公式相变两类方法，可模拟过冷沸腾、直接接触冷凝（DCC）、空化等现象，在核电蒸汽发生器换热、石油管道空化腐蚀分析中已得到广泛验证。

- 此外，软件还针对化工、地质等领域的特殊需求，开发了非牛顿流体模型（含宾汉流体、Oldroyd-B 粘弹性模型等6类模型）与水合物模型（覆盖生成、分解、融化全流程），可精准模拟乳胶、沥青质、泥石流等复杂流体流动，以及深海油气开采中的水合物堵塞问题。

作为国产自主软件，VirtualFlow 不仅注重技术创新，更强调 “以用户为中心” 的生态构建。软件提供开放的用户自定义接口，支持 C++ 高级接口、宏及内置编译器，用户可通过丰富的 UDF 入口，自定义物性、源项、相间作用力等参数，满足特殊工况需求。同时，基于可拓展的软件架构，积鼎科技可针对不同行业需求，开发专用仿真模块。

凭借强大的多相流仿真能力，VirtualFlow 已在航空航天、核电、油气、化工等关键工业领域落地应用，已累计服务 100 余家行业伙伴。未来，积鼎科技将持续深耕多相流技术，推动 VirtualFlow 向更复杂的工业场景延伸。