工程仿真:高置信度数值风洞解决方案

以风洞实测数据为标尺,构建“可落地、可复用”的桥梁气动数值风洞, 服务设计院与科研团队的高精度初筛需求。

  • 数据驱动动态参数反演:自动反演 Cs / Venkat 等关键湍流参数
  • 最优参数模板库:为典型桥梁断面建立可复用参数模板
  • 与国产求解器协同:在工程可承受算力下实现高保真瞬态仿真
工程模式背景图(桥梁 + 流场云图占位)

从风洞到数值风洞:工程模式技术流程

风洞实测 → Cp(t) → 误差度量 → Kriging+RBF 代理 → 参数寻优 → 高保真仿真

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风洞实测数据采集

在典型桥梁断面上布设高精度测压点,获取时程压力数据作为物理“真值”。

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Cp(t) 与误差度量

将数值仿真结果与风洞实测进行 Cp(t) 对齐,计算 RMSE / 关键气动力指标误差。

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Kriging + RBF 代理建模

构建 Cs、Venkat 等参数与误差之间的双代理模型,为全场寻优提供高效近似。

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EI + 遗传算法参数寻优

结合期望改进(EI)与遗传算法(GA),在参数空间内自动搜索全局最优组合。

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高保真仿真与参数模板库

根据全局最优参数驱动 LES/RANS 仿真完成高置信度数值风洞计算,建立最优参数模板库

工程模式技术流程示意(占位)

图:工程模式整体技术流程示意

典型工程应用案例

以黄茅海等大型桥梁项目为代表,工程团队正在用长安风领优化气动设计。

黄茅海工程案例占位图

黄茅海中引桥气动措施优化

  • 评估周期: 从 4 周缩短至 2 天
  • 精度表现: 平均误差 ≤ 4.8%,关键气动力系数吻合度约 92%
  • 价值: 支撑多轮断面方案对比,实现高置信度数值风洞初筛

通过风洞实测与工程模式的结合,项目团队在保证精度的前提下, 将设计评估周期从“按月计”压缩到“按天计”,为工程决策预留了充足优化空间。

更多在研与合作案例

  • 某特大型高桥:初步设计阶段的数值风洞验证与气动优化研究
  • 某跨海通道节段模型:导流板与风障组合构造方案筛选
  • 高校/设计院合作项目:基于 PHengLEI 的桥梁断面 LES 校准研究
工程现场实景照片

与传统气动评估流程的对比

不是替代风洞,而是用“第三条路”把风洞经验固化成可复用的数值风洞模板。

维度 传统 RANS / 经验法 传统 LES(固定 / Germano 动态 Cs) 长安风领 · 工程模式
核心目标 快速获取时均气动力指标 追求高保真瞬态流场 在工程算力约束下构建高置信度数值风洞
参数确定方式 经验推荐值,人工试错 模型内部假设推导,计算量大 以风洞实测为“真值”,通过代理模型 + EI + GA 反演最优参数
计算成本 极高,工程上难以多轮迭代 通过最优参数模板库显著降低多工况、多方案成本
工程落地性 高,但精度有限 理论先进,实际工程应用受限 兼顾工程可行性与高精度,为设计院提供可复用流程

适配环境与集成方式

与现有国产 CFD 生态协同工作,兼容主流网格格式与算力平台。

求解器与软件生态

  • 与国产 PHengLEI / 风雷 求解器深度集成
  • 可通过中间层脚本对接其他 CFD 求解器
  • 支持本地集群与高性能计算平台部署

网格与几何格式

  • 支持结构/非结构网格导入(例如:CGNS 等)
  • 支持桥梁断面节段模型常见几何格式
  • 网格前处理可复用现有设计院工作流

硬件与算力需求

  • 推荐:多核 CPU + 单/多 GPU 混合架构
  • 可在设计院现有工作站 / 小型集群环境下运行
  • 提供算力评估与部署咨询服务

希望在下一个桥梁项目中试用工程模式?

告诉我们您的项目需求,我们将为您定制数值风洞解决方案。