
低空经济作为国家战略性新兴产业,正加速催生无人机物流配送、电动垂直起降飞行器(eVTOL)载人通勤、低空应急救援等多元新业态,而城市低空风场的精准把控,是决定低空经济安全、高效、规模化发展的关键前提。
城市低空遍布高楼、桥梁等障碍物,易形成峡谷乱流、突发阵风、风切变等复杂气流,直接威胁飞行器安全。精准的风场仿真能提前预判这些风险,为航线规划、起降时机选择、飞控算法优化提供数据支撑,从源头降低飞行事故概率。
积鼎科技自主研发的通用流体仿真软件VirtualFlow聚焦工业仿真“卡脖子”痛点,凭借“高效前处理 + 精准求解 + AI 智能化 + 高性能计算” 功能优势,为城市低空风场快速精准计算提供支撑。
城市低空风场快速精确计算
四大核心优势
城市复杂场景低空风场快速计算,离不开VirtualFlow软件的四大核心功能优势,正是这些优势让风场模拟更精准、更高效。
VirtualFlow 具有高效的网格功能,支持非结构网格快速生成,可直接贴合城市建筑、地形复杂边界,实现高精度曲面构造与贴合,无需对高楼、高架桥带等城市复杂建筑进行过度简化,即可精准捕捉建筑绕流、街巷峡谷效应等关键风场特征。
非结构网格可以通过自适应局部加密,支持 “宏 - 微” 尺度的平滑网格过渡,兼顾城市全域风场的宏观分布与建筑周边、低空廊道等关键区域局部细节。自适应加密技术可针对风场变化剧烈的区域(如建筑外立面、低空航线核心段)精细化布网,对风场平稳的开阔区域则采用稀疏网格,在保障模拟精度的同时,大幅降低计算资源消耗,缩短模拟周期。
功能协同,复杂场景精准求解
VirtualFlow软件基于有限体积法求不可压缩/可压缩N-S方程,结合大涡模拟(LES)、超大涡模拟(VLES)等湍流模型,可精准捕捉小尺度涡流、分离流、回流等低空流场特征。对于带地形高程的复杂场景,VirtualFlow软件可协同 GIS 地形数据处理与气象数值预报模型的动态降尺度功能,实现带地形高程的复杂场景精准计算;可结合气溶胶输运计算功能,实现云雾气象动态模拟。

城市低空流场
城市低空流场(局部)
带地形高程的小流域低空流场计算
带地形高程小流域尺度下的风场和物质迁移
AI+CFD:智能化仿真流程
AI 智能助手可全程辅助仿真操作,降低操作门槛;针对低空流场的动态变化特性, AI 智能训练评估代理模型能实时调整计算参数,精准捕捉建筑绕流、低空廊道气流等复杂现象,同时通过自我评估机制验证结果可靠性,让模拟精度随数据积累持续提升。
城市低空流场自动运行

城市低空流场自动运行(建筑物附近的气流抬升和建筑尾迹区的脱落涡)
GPU高性能计算
在典型城市街区风场算例中,基于 NVIDIA GeForce RTX 4090 双卡并行计算环境(24GB GDDR6X 显存,16384 CUDA 核心),VirtualFlow 展现出卓越的计算性能:针对380万网格数的微观风场仿真算例,物理推进时间 500 秒,计算耗时 300 秒。这得益于其深度融合的 GPU 加速技术与优化的数值算法,能够充分利用双卡 GPU 大规模并行计算能力,通过 CUDA 并行编程模型与 MPI 多级并行通信,将离散求解、线性方程组迭代等计算密集型任务高效卸载至 GPU 执行,实现 CPU-GPU 异构协同计算与多卡负载均衡。
VirtualFlow可高效处理建筑绕流、街巷峡谷效应等精细流场模拟,在保障全域风场宏观分布与关键区域局部细节精准度的同时,大幅降低计算周期,降低硬件资源成本。其异构并行架构支持灵活扩展,能够根据硬件配置自动优化计算任务分配,为城市气象环境模拟、污染物扩散评估、无人机航线规划等应用提供高效精准的数值仿真支撑。
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