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AI智算云软件部署｜又一国产计算流体力学软件成功部署北京超算云桌面！
作为NNW工程套装软件之一，NNW-FlowStar软件旨在打造工业级的自主CFD软件产品。目前新版本同步已在北京波胆官方网站计算中心云桌面部署，为广大用户提供了更便捷的模拟、设计和优化的工具去发现物理规律和现象并解决工程实际需要。
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研究背景
计算流体力学（CFD,Computational Fluid Dynamics）软件是支撑武器装备、航空航天、交通运输、能源动力、桥梁建筑等产业和领域发展的重要工具手段，其融合了流体力学、计算数学和计算机科学等多领域技术、凝聚了丰富的工程知识经验，研发难度巨大。我国在大型工业级CFD软件的研发上相比美欧国家还存在较明显差距，为解决CFD软件的“卡脖子”难题，国家数值风洞(NNW，National Numerical Wind tunnel)工程在2018年启动，专注于以空气动力模拟为核心的CFD软件开发与应用。作为NNW工程套装软件之一，NNW-FlowStar(简称FlowStar)软件旨在打造工业级的自主CFD软件产品。
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主要内容
// 1.1软件设计
· 软件工程思维设计。结合科学计算特点设计软件框架，业务分层和模块化设计思想，兼顾效率与功能扩展性。
· 稳定高效的求解器。采用二阶精度有限体积方法，支持各类非结构混合网格，内置多种工程实用的数值方法和物理模型。
· 重叠网格技术，耦合六自由度(6DOF)方程求解，支持多样化的多体运动模拟功能。
· 友好的用户交互。贴近工程习惯的流程设计，预置工程经验参数，操作便捷。
· 跨平台支持，支持国产高性能计算平台大规模并行计算。
图1 FlowStar软件界面
// 1.2功能和特色
FlowStar充分结合工业部门气动仿真需求，定制化功能开发，目前版本主要具备以下功能：
· 定常气动特性分析，包括气动力/力矩分析、喷流影响评估、气动载荷分析、舵面铰链力矩分析、进气道内流模拟以及性能分析；
· 常规非定常气动特性分析、分离涡（DES）模拟、飞行器动导数分析；
· 多体运动分析。包括常规武器投放、级间分离、受控分离、旋转抛罩、螺旋桨滑流、弹翼展开等模拟；
· 网格测力、可控轨迹系统试验（CTS）模拟。
FlowStar具有如下鲜明特色：
· 计算精度可靠。FlowStar核心求解器经过了大量的标准模型和工程实际外形考核标定，气动力预测精度达到国际先进水平（图2）。
图2 AIAA第五届阻力预测工作会议统计结果
· 复杂流动问题稳定求解。基于流场特征匹配的熵修正、模板节点型梯度重构、无反射边值模型等稳定性增强技术，实现连续流宽速域稳定仿真。
· 高效的气动运动耦合求解。根据航空航天领域常见的分离场景及约束方式定制化设计，场景模板化、流程自动化，使得复杂的工程问题简单解决。
图3 FlowStar分离投放功能
(b)导弹级间分离
便捷的后处理数据分析。提供批量数据处理功能，一键生成气动特性数据表格。气动载荷插值、进气道性能分析、监测点流场提取、轨迹动画制作等功能，贴近实际工程应用。
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总结与展望
FlowStar将定期更新功能、升级效率，下一步，将陆续发布包括压力基求解器、气动噪声模拟、水气两相流模拟、内流燃烧、网格自适应等功能，敬请期待。
团队介绍
本文作者隶属于中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所软件工程中心、数字化中心，团队长期致力于面向工业应用的CFD软件研发，研究领域涵盖低、亚、跨、超声速流动模拟、风工程风环境模拟、多相流模拟、高性能计算等方向。
附软件下载地址：www.cardc.cn/nnw/software/flowstar
引用格式 :
陈坚强, 吴晓军, 张健, 李彬, 贾洪印, 周乃春. FlowStar:国家数值风洞(NNW)工程非结构通用CFD软件[J]. 航空学报, 2021, 42(9): 625739
全文链接：
http://hkxb.buaa.edu.cn/CN/10.7527/S1000-6893.2021.25739
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