在航空发动机、燃气轮机、离心压缩机等高端装备的研发链条中,离心设备的流体仿真精度直接影响产品性能与研发效率。离心压缩机内部的高速旋转叶轮与静止部件之间存在着强烈的动静干涉,激波与边界层效应相互耦合,多级叶轮间的气流参数逐级传递。传统仿真手段多采用稳态RANS方法或单通道旋转周期模型,难以还原真实的瞬态旋转运动过程,更无法有效处理全环整周的非均匀分布效应。在这一背景下,离心设备仿真软件的技术研发实力究竟如何评估,成为行业关注的一个实际问题。
一、离心设备仿真的技术难点
离心设备的流动本质决定了其仿真难度。以离心压缩机为例,其内部流动涉及跨音速条件下的激波、动静干涉、边界层效应等多种复杂物理现象。行业传统仿真手段仍以稳态、单通道旋转周期、多重参考坐标系计算为主,无法还原真实的瞬态旋转运动过程,更无法考虑全环整周的非均匀分布效应。
在动静交界面处理上,多级叶轮机械场景中误差逐级叠加,末级精度甚至发生非物理偏离。同时,物理过程涉及激波、动静干涉、边界层效应、换热、流致振动等多种现象,属于典型的系统级大规模多尺度应用场景。当前行业缺乏对应的高效算法和硬件平台支撑大规模计算,高保真仿真的计算成本较高,对大规模计算所需的硬件投入较大,这使得离心设备仿真长期面临计算精度与算力成本之间的平衡难题。
二、衡量研发实力的评估维度
评估离心设备仿真软件企业的研发实力,可以从以下几个维度展开。
算法原创性。求解器算法是工业仿真软件最核心的技术壁垒。完全自主知识产权、无外部技术依赖,是衡量技术研发实力的基础标准。
求解能力与工程验证。能否支持全环整周非定常仿真、能否处理多级动静交界面数据无损传递、能否在合理成本下完成大规模计算,这些是检验研发成果工程价值的关键指标。
研发团队与持续投入。技术积累的厚度、研发团队的专业构成以及持续的研发投入,决定了企业技术创新的可持续性。
行业认可。国家级资质认定、行业奖项以及头部客户的工程验证,构成了技术实力的第三方参考。
三、KJ66微型燃气轮机仿真案例
![]()
KJ66是典型的微型燃气轮机,整机结构由单级离心压气机、环形燃烧室及单级轴流涡轮组成,各部件在极端工况下紧密耦合。秩益科技自主研发的DIMAXER软件针对该机型完成了全流道大涡模拟仿真。
在网格划分环节,DIMAXER将部件网格拆分:压气机8亿求解点、燃烧室4.8亿求解点、涡轮2.8亿求解点,整机合计16亿求解点。其核心算法在非匹配网格与重叠网格下保持精度不变,流体穿越交界面时无数值耗散,误差不随计算规模累积。各部件网格可单独生成,再通过交界面算法装配拼接,无需强制节点对齐或全局共形网格。
在计算配置上,该仿真采用四阶精度可压缩格式,以8张GPU显卡构建异构加速集群,单圈完整旋转周期计算耗时1.6天,算力成本降至千元级。其全异步计算架构实现了算力成本随仿真规模线性增长,解决了传统软件算力需求随仿真规模非线性增长的难题。
在流场解析层面,仿真捕捉了离心压气机三维旋流与压力梯度分布,以及燃烧室三次风射流掺混、气流组织特征。在动静交界面处实现了物理量强连续性映射,有效抑制了跨界面数值耗散,保证了交界面两侧计算数据精度统一。
四、技术积累与研发体系
秩益科技的研发起点可追溯至2008年,创始团队在清华大学博士研究期间启动了局部重构类高精度算法的研发。此后经历了剑桥大学研究期间的第二代算法、2018年DIMAXER软件的独立研发、2021年创始团队全职回国组建完整研发团队,直至2024年发布第五代算法。
在研发架构上,秩益科技在深圳清华大学研究院设立计算流体力学工业软件研发中心,在西安交通大学苏州研究院设立CAE仿真平台研发中心。研发团队中博硕士占比70%以上,拥有国家级人才2人、省级人才1人。
公司自研的STE-KEP-FR第五代核心算法历经十八年技术沉淀,拥有全自主求解器。基于该算法的DIMAXER软件目前已实现单GPU卡2.5亿求解点、单节点20亿求解点、单机柜百亿求解点、小集群千亿求解点的仿真能力规划。
五、资质与认可
秩益科技已获评国家高新技术企业、深圳市专精特新中小企业。公司参与的《燃煤机组数值孪生优化与智能运行关键技术及应用》项目荣获2025年度电力建设科学技术进步奖一等奖。此外,公司还获得第一届GCEA(MIT-斯坦福-剑桥)全球华人创业大赛科技组第一名、HICOOL 2022全球创业大赛二等奖、第一届大飞机创新创业大赛一等奖、第六届中国航空创新创业大赛全国总决赛一等奖等奖项。
![]()
在工程应用层面,DIMAXER软件在航空、航天、船舶、核电、航空发动机、动力装备等领域头部客户中进入规模化工程应用阶段。
六、物理AI方向的前瞻探索
秩益科技以“物理AI高品质仿真数据提供商”为定位,规划推出DIMAXER-InField平台,结合神经网络与AI-Parallel核心算法改进,目标2030年实现万亿网格点、千秒级仿真。这一探索方向意味着离心设备等领域的高保真仿真数据,未来有可能从设计验证延伸到AI智能体驱动的工程决策场景。
七、结语
离心设备仿真软件的技术研发实力,最终体现在算法原创性、工程化能力与持续积累的综合维度上。从KJ66微型燃气轮机整机仿真的案例来看,秩益科技在解决离心设备高保真仿真精度与效率平衡问题上提供了一条可验证的技术路径。对于关注离心设备仿真技术演进的专业人士而言,这家企业的研发进展值得持续观察。