NVIDIA 助力熙流数字实现高精度仿真和超真实渲染

在制造业的数字化升级趋势下，汽车制造、航空航天、高铁交通、船舶工业等领域的制造业企业已广泛采用工业软件作为数字化和智能化进程中的核心组成部分，以提升设计能力和制造水准。然而，众多工业软件在软件架构、计算效率、数据处理、人机交互、AI 应用等方面已经不能完全满足当今制造业高速发展的需求。

熙流数字科技公司（以下简称为“熙流数字”）是领先的 CAE/CFD 工业软件自主开发团队及服务商，旗下 Aerocae“气动咖”工业流体仿真平台是熙流数字的核心产品，在 NVIDIA 计算平台的高性能加持下，熙流数字帮助制造业企业客户实现了高效、逼真、可扩展的工业流体仿真，进而大幅提高设计与研发效率。

新能源汽车时代下，工业软件面临全新挑战

以汽车行业为例，传统的“汽车三大件”（即发动机、变速箱和底盘）是车企以往关注的核心，但如今新能源汽车领域高速发展，工业软件的应用场景也正在发生变化，风阻系数、汽车涉水、电池散热等新的软件应用场景带来了更多挑战。

在众多车企纷纷转向新能源汽车的过程中，新车型的研发周期也从过去的 5 年缩短到了现在的 18 个月，且研发成本控制变得愈加精细。为了简化设计流程、缩短仿真时间并提升协作效率，车企需要采用新一代工业软件系统，通过性能强大的硬件与功能完备的软件来赋能研发与制造工作流。

NVIDIA 赋能熙流数字

Aerocae 工业流体仿真平台

为了应对上述挑战，熙流数字采用 NVIDIA 计算平台来支持其工业平台，为工业流体仿真的三个环节（前处理、求解器和后处理）带来更高效率与更多功能。

前处理环节可视为仿真计算的准备工作，包含 3D 几何处理和网格划分等任务， 往往十分繁琐且耗时。NVIDIA GPU 具备高内存且支持并行计算，强大的 CUDA Core 允许处理大型图形、仿真和 AI 工作负载。Aerocae 采用了结构化的直角网格进行空间划分并结合 AI 技术，简化了该环节的人工处理量，最终实现快速自动化网格生成。相较于 CPU 解决方案，使用 NVIDIA GPU 的网格生成计算速度提升了约 30 倍。

求解器阶段需要对物理问题进行数值计算，在 NVIDIA CUDA 架构的基础上，Aerocae 选择了较新的 LBM 方法作为底层方法，相对传统的 FVM 算法，LBM 方法所需的格点数量更多，但每个格点的计算更为独立，没有全局依赖。NVIDIA 并行计算架构可以支持 Aerocae 在复杂计算工况下（动态耦合/气动噪声/多相流），实现高于传统 FVM 流体仿真软件的 10~30 倍性能。

数值计算完成后，则进入了后处理阶段，在此阶段需要考虑如何呈现计算结果，常见的展示方式包括云图、曲线、对比报告等。NVIDIA RTX GPU 具备强大的渲染能力并支持众多渲染功能，例如：粒子追踪让 Aerocae 在仿真的同时可以生成体积烟雾，令用户直观地感受到仿真效果；NVIDIA 的全局光照（Global Illumination）和光线追踪（Ray Tracing）技术等可以模拟光线的物理行为，进一步提升渲染结果的真实感；NVIDIA OptiX 引擎可用于加速光线追踪算法，所具备的 AI 降噪器能显著缩短渲染无噪点高保真图像的时间。

仿真云图渲染

实现高效率且可扩展的工业流体仿真

目前，由 NVIDIA 赋能的熙流数字 Aerocae 工业流体仿真系统已部署于多家车企的 POC 验证及使用阶段，实现了简单的操作流程、多元化的功能模块与超真实的后处理效果，不仅提高了工程师的效率，也有效促进了技术人员与非技术人员之间的精准沟通。

Aerocae 工业流体仿真软件的全流程均基于 NVIDIA RTX GPU 及 NVIDIA 并行计算架构而设计，因此在复杂工况下的计算效率得到了大幅提升，用户还可以进行方便快捷的 GPU 算力扩展。随着 NVIDIA 技术的发展，工业流体仿真工作流将得到进一步迭代。

熙流数字创始人兼 CEO 牟熙表示：“Aerocae 工业软件将见证新能源行业的持续迭代，并伴随其共同成长，我们将致力于汽车流体应用场景的全覆盖，助力车企在空气动力学、气动噪声、水管理、热管理、工业数字孪生等方面的长足进步。作为 NVIDIA 初创加速计划会员，熙流数字获得了市场、技术等多方面的支持。我们还获邀参与了 2023 NVIDIA 初创企业展示活动，希望共同拓展更广泛和深入的行业应用。”

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NVIDIA 初创加速计划

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