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CAE仿真工程实验室

成立背景


为充分发挥北大工学院在数值仿真领域的学科优势,大幅提升企业产品技术附加值和核心竞争力,全面服务于以长三角为核心的大型装备制造产业和工程应用领域,北大工学院与南京市政府于2012年在南京共建CAE仿真工程研究所。

近3年间,研究所共承担各类研发及工程咨询项目8项,项目经费总额近3000万元,已申请发明专利5项、实用新型专利2项,并已面向航空航天领域推出具有完全自主知识产权的先进CFD软件,得到了相关合作单位的高度评价。


主要研究方向


先进CFD软件开发

研究所依托北京大学工学院、北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室的学术资源及现有科研成果,开展计算流体动力学(CFD)仿真软件开发工作,现已开发出具有国际先进水平和自主知识产权的流体动力学仿真平台软件BXCFD,并已在中航集团、航天科技集团、航天科工集团等重点企业进行试用推广工作,取得了良好效果。

在此基础上,研究所正进一步在高速旋转机械、水动力学、内燃机燃烧等领域与相关大型企业合作,针对其具体的技术需求,开发具有完全自主知识产权的定制化数值仿真软件。

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BXCFD软件模拟的某大型客机起降状态

工程数值仿真服务与技术咨询

以航空航天、风能、汽车与高速铁路、船舶与海洋工程、石油化工等高端产业为重点,以高性能数值仿真工具和技术为手段,针对企业提出各项产品研发设计、技术改造升级需求,开展工程数值仿真服务与技术咨询工作。重点包括:

航空航天空气动力学数值仿真与优化设计:飞行器气动分析与优化、气动噪声计算与降噪新技术开发、发动机内流分析与优化、流动控制新策略研究与开发等。

汽车与高速轨道交通仿真分析与优化设计:外气动、气动噪声、乘员热舒适性、整车热管理与热防护等CFD方面的数值仿真分析与优化设;结构刚度、强度、疲劳耐久性、振动噪声(NVH)、碰撞安全与乘员约束等CSD方面的数值仿真分析与优化设计。

风工程数值仿真分析与优化设计:兆瓦级风力发电机叶片专用翼型族设计、叶片气动优化设计、叶片气动弹性分析、降噪新技术开发与应用;风场布置优化、风机阵列控制优化等。

船舶及海洋工程数值仿真与优化设计:航行器水动力学特性数值仿真分析与优化设计、流固耦合计算与分析、多相流数值仿真分析与部件结构优化设计等。

代表性项目成果如下图:

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某型客车乘员舱热舒适性分析


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某重卡车架结构分析


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某型轿车碰撞分析


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某型散热器翅片流道数值计算与优化


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某1.5兆瓦风机控制规律、尾流及出力分析


科研条件


仿真工程研究所拥有独立的大型并行集群。该集群配备有512核高性能Intel志强CPU、2TB内存、50TB磁盘阵列,节点通讯采用40GB InfiniBand高速交换机系统,集群浮点运算峰值性能高达6Tflops(每秒6万亿次浮点运算速度)。此外,研究所还配备有多台高性能图形工作站或可视化平台。

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研究所购置的大型并行集群


科研团队



仿真工程研究所由著名流体力学家陈十一院士担任学术所长,并聘请多名计算流体力学、结构力学、控制与系统优化等领域的科学院院士、长江学者及国家“千人计划”学者担任学术顾问,对研究所的重大科研项目进行技术指导。

研究所以北大工学院博士(后)、行业资深工程师为骨干,组建了一支强大的科研及仿真工程技术咨询团队,现有全职员工18人,其中博士占比到33%、硕士67%。