朱飞博士：CAE上云！走近云境智仿高性能仿真协同平台Simversus
责任编辑：
哒老板
时间：2023-12-18
来源：转载于：CAE集中营
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近年来，以CAD/CAE软件为代表的工业软件云化的趋势愈发明显，各大软件厂商加快了云端布局的脚步：2019年，PTC宣布以4.7亿美元并购Onshape。
2019年，xDesign-3D上线。xDesign是达索系统开发的一款基于浏览器，云端3D建模解决方案。
2020年，西门子发布Teamcenter X （SaaS）解决方案，通过现代化云端 PLM 加速产品开发，帮助企业快速实现新解决方案的部署和采用。
- 2022年4月，ANSYS宣布已签署收购云仿真供应商OnScale的最终协议。此次收购，有助于ANSYS提供基于web的云原生用户界面（UI），进而支持任意设备随时随地访问Ansys一系列丰富的仿真技术。
不难看出，很多著名CAE厂商都在努力推进CAE上云的步伐，不管是通过收购或者是自研新产品，CAE软件云化已经成为大势所趋，市场所求。CAE软件的云化转型并非一片坦途，目前整个行业仍然处于探索期，有许多亟待突破的瓶颈问题。不仅要解决本地软件固有的问题、体现新模式的优势，还要克服由于软件云化引入的新技术问题。本地软件设备要求高，且极易出现软件版本不统一、仿真数据流通不畅、运维成本过高、多软件间格式切换困难、数据切换时损坏丢失等问题。云端软件面临大规模数据的网络传输、计算任务的负载均衡、云端资源的弹性伸缩、数据信息安全等问题。复杂模型的加载与渲染性能、大规模任务的计算效率、软件的可扩展性与可定制性等是本地软件与云端软件都需解决的共性问题。 针对以上问题，云境智仿通过软件模式创新和核心技术创新，提出了自己的解决方案：云原生高性能仿真协同平台Simversus与仿真全链路算法组件产品。 Simversus是云境智仿研发的业界首款基于云原生开放架构、支持全流程GPU并行计算的高性能CAE协同仿真云平台。产品即开即用、轻松上手，云计算及GPU并行技术带来极致性能提升，高质量算法保障计算精度，多人协同提升生产效能，开放架构支持全链路功能扩展与低代码定制。Simversus凝聚了云境智仿在产品模式上的创新设计与在核心技术上的持续研发成果，致力于为仿真终端客户提供一体化的平台解决方案。 基于云端产品架构，Simversus支持多人在线协作工作：在同一个协作项目内，多人可以并发操作，团队成员权限划分明晰。一键分享邀请链接，即可快速开启协作模式。此外，还支持将仿真数据分享给非注册用户进行即时的在线交互浏览，有效提高工作效率。2、扩展与定制
基于独特的开放式产品架构，Simversus支持通过接入外部能力实现产品功能扩展，扩展内容覆盖仿真全链路，满足各类用户按需获取。组件库支持开放共建，方便协助算法上云，共建仿真生态。此外，软件的前后端逻辑支持通过配置进行低代码定制，实现面向特定应用场景的专用软件定制。 基于自研的数据格式转换引擎，Simversus一站式解决格式互通流转的问题。对于复杂的仿真分析流程，格式互通能够降低前期的准备成本和数据处理中出现错误的概率。 基于自研的后处理计算与可视化引擎，Simversus支持多种流畅云端仿真结果后处理可视化操作，满足各种仿真类型的结果查看和处理需求，包含多物理场云图渲染、图例加载、多横截面、探测点以及标注、变形系数、流线流管、动画播放等多种后处理效果。 云境智仿致力于通过算法研究和工程技术创新，实现仿真全链路的GPU并行计算，以大幅提升仿真的计算效率。基于自研的并行网格划分算法、仿真求解器和并行渲染技术，Simversus支持全流程的GPU并行加速，计算效率较CPU的实现可实现数量级提升。
除了提供云原生CAE平台产品Simversus外，云境智仿也将仿真全链路的算法能力整合成为可供客户接入的组件产品，各组件可灵活组合，满足广泛的多领域应用接入需求。当前支持的算法组件产品包括：数据格式转换组件YJExchanger、前处理建模组件YJSubdiv、网格划分组件YJMesher、后处理计算与可视化组件YJVis、仿真求解器组件等。算法组件产品支持客户端、Web端多端快速接入，支持定制。 支持前处理、后处理等多阶段的文件格式相互转换，支持多种专用及中性格式，包括：vtk、Nastran(*.bdf)、Abaqus(*.inp, *.odb)、 OptiStruct(*.fem)、Ansys(*.cdb)、Fluent(*.msh, *.cas, *.dat, *.cas.gz, *.dat.gz, *.cas.h5,*dat.h5)等。2、前处理建模组件YJSubdiv
YJSubdiv基于曲面细分关键技术，实现了曲面细分核心算法，提供基础模型构建、模型编辑修改等功能。细分建模结合了多边形建模和NURBS建模的优势，使得复杂形状的创建编辑更加快速方便，满足CAE仿真的前处理建模需求。 YJMesher采用了云境智仿自研的GPU并行网格划分技术，支持三角形、四面体、四边形等主流单元类型的网格自动生成，网格质量对标主流商软，相较于CPU划分，性能提升数十倍。 YJVis是云境智仿自主研发的一款面向CAD/CAE应用的高性能Web3D引擎，支持二次开发，具有丰富的CAE后处理计算功能与高性能的渲染能力。基于YJVis，可快速构建Web端的3D应用程序。 通过自主研发、联合北京大学等单位合作研发等方式，云境智仿积累了结构、流体、多体等多个物理场的求解能力：结构求解器基于FEM方法实现，支持静力学与动力学；流体求解器基于FVM、SPH方法实现，支持自由表面流、多相流、流固耦合等；多体求解器具有高精度及高性能的不同实现方法，满足不同侧重的应用需求。 云境智仿的产品已经在多个实际场景中得到了应用，支撑了不同行业客户的研发生产。客户持续的反馈也加速了云境智仿产品的迭代，形成了双赢的良性循环。 基于YJVis的便捷接入特性、丰富的后处理计算与渲染能力，YJExchanger的多文件格式支持，云境智仿帮助中船奥蓝托实现了云化仿真APP的快速构建。 基于自研的线缆舞动仿真求解器、数据驱动的仿真校验技术、真实感渲染引擎，云境智仿帮助江苏电网实现了对输电线路导线舞动过程的仿真、舞动问题的实时监控及预警。
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