Tech –X公司介紹

美國Tech-X公司由科羅拉多大學(xué)的John R. Cary教授創(chuàng)立于1994年，他是世界范圍內(nèi)計(jì)算等離子體物理領(lǐng)域影響力的專家之一。他們專注于等離子體粒子仿真計(jì)算領(lǐng)域的研究，將等離子體物理和大規(guī)模并行計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出了適合大規(guī)模并行計(jì)算的等離子體和粒子仿真軟件，在數(shù)千家用戶中得到了廣泛使用，是該領(lǐng)域中影響力的仿真軟件。允若科技是Tech-X公司中國區(qū)域正式代理商，全面代理銷售其旗下產(chǎn)品。

Tech-X公司的產(chǎn)品包括電磁粒子仿真軟件VSim、等離子體流體動力學(xué)仿真軟件USim和粒子輻射與防護(hù)仿真軟件RSim。其中VSim基于PIC算法開發(fā)，適用于整個(gè)等離子體和射頻領(lǐng)域的仿真問題，支持大規(guī)模并行計(jì)算；USim基于磁流體方程開發(fā)，包含各種化學(xué)反應(yīng)，適用于高超聲速流體力學(xué)、高能密度物理、天體物理、電氣工程等研究領(lǐng)域；RSim是專業(yè)的粒子輻射與防護(hù)仿真軟件，利用Geant4的蒙特卡洛方法作為底層，能夠計(jì)算輻射損傷、輻射屏蔽和防護(hù)。輸出能量和劑量沉積、網(wǎng)格通量、碰撞率等結(jié)果。

USim基本特點(diǎn)

USim是一種的計(jì)算流體動力學(xué)（CFD）代碼，專門針對流體等離子體模擬進(jìn)行了優(yōu)化。USim使用結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，可以快速準(zhǔn)確地模擬中性和帶電流體動力學(xué)。

USim支持大規(guī)模并行計(jì)算，用戶能夠使用專門為高性能計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)的算法解決極其復(fù)雜的問題。USim提供了兩個(gè)不同的高級模塊，提供了高超音速流動和高能量密度等離子體的詳細(xì)模型，是目前能夠捕捉高超音速飛行多組分動力學(xué)的仿真工具。USim受到世界各地研究人員的信任，并被國防和航空航天等行業(yè)的工程師使用，是完整的流體等離子體解決方案。具有以下優(yōu)點(diǎn)：

創(chuàng)新性

作為一種為等離子體模擬而專門優(yōu)化的CFD工具，USim模擬在條件下帶電流體相互作用的能力是無二的。利用USim的創(chuàng)新方法可以模擬多組分流體，USim的應(yīng)用領(lǐng)域包括天體物理、核聚變、等離子炬、納米顆粒合成、航天器屏蔽設(shè)計(jì)和航天器黑障通信等。

功能強(qiáng)大

USim支持多流體動力學(xué)和磁流體動力學(xué)模型，并擴(kuò)展到多相流和多組分模型。由于USim是作為一種并行計(jì)算軟件構(gòu)建的，因此它可以計(jì)算尺度非常大的問題，例如模擬高馬赫流場和各種條件下的等離子體。

結(jié)果可信

Tech-X公司的軟件產(chǎn)品由專業(yè)的計(jì)算物理學(xué)家和軟件工程師團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建，已經(jīng)在包括GEC Reference Cell和Turner基準(zhǔn)測試在內(nèi)的許多標(biāo)準(zhǔn)問題上進(jìn)行了解決方案精度測試。這個(gè)由等離子體物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的代碼在科學(xué)文獻(xiàn)中被引用了2000多次。

   USim包含以下兩個(gè)模塊：

高超聲速飛行多組分流體動力學(xué)計(jì)算模塊：

高能量密度物理等離子體計(jì)算模塊：          

USim整體功能特征

USim使用的基本流體力學(xué)模型

1，USim使用標(biāo)準(zhǔn)流體力學(xué)方程(Euler方程,N-S方程)、磁流體方程(單流體，二流體，霍爾磁流體)求解電磁流體問題

2，USim使用了高分辨率激波捕捉算法

3，USim支持結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、貼體網(wǎng)格，也支持基于GMSH格式的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格以及ExodusII格式的3維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的大規(guī)模并行計(jì)算。

4，USim支持二方程RANS湍流模型

5，USim支持直角坐標(biāo)和柱坐標(biāo)

USim支持的化學(xué)和多組分流體仿真類型

1，USim支持多組分多溫度流體(含多組分等離子體)，含組分間的碰撞輸運(yùn)

2，USim計(jì)算過程包含組分間的化學(xué)反應(yīng)，支持用戶自定義的化學(xué)反應(yīng)方程和反應(yīng)系數(shù)

3，USim支持中性流體和等離子體的混合流動仿真。

4，USim支持固體壁面的熱燒蝕仿真

USim功能模塊

1，USimHS---高超聲速飛行多組分流體動力學(xué)計(jì)算模塊

UsimHS可以用于高超聲速流體流動的應(yīng)用研究。用戶使用USimHS模塊可以準(zhǔn)確地模擬高超音速等離子體中的多組分和多溫度流體動力學(xué)，可以用于研究外層大氣中的多組分等離子體流動，包括多組分、高速粘性流體和等離子體物理特性等。并且可以仿真各種化學(xué)反應(yīng)，包括：離解、化合、電離和復(fù)合，可以仿真分析高馬赫條件下的氣體加熱和等離子體形成的整個(gè)過程。

USimHS可用于航天器大氣層再入屏蔽設(shè)計(jì)，或與USimHEDP模塊結(jié)合研究高超聲速無線電通信設(shè)備或電弧等離子體炬。USimHS是目前可用于高馬赫流建模的商業(yè)軟件，是高超聲速流體動力學(xué)的可靠解決方案。

2，USimHEDP---高能量密度物理等離子體計(jì)算模塊

USimHEDP可以精確模擬溫度和壓力條件下的等離子體，研究物質(zhì)在溫度和壓力下的狀態(tài)。能夠計(jì)算電磁波的傳播和衍射，計(jì)算等離子體鞘的形成和動態(tài)變化過程，再結(jié)合電磁粒子模擬軟件，可以用于黑障通信領(lǐng)域的研究。。

USimHEDP能夠有效地處理高能量密度實(shí)驗(yàn)中的各種條件，以模擬磁重聯(lián)、稠密等離子體聚焦裝置和納米顆粒合成。USimHEDP由熟悉高能量密度等離子體特殊條件的計(jì)算物理學(xué)家創(chuàng)建，是進(jìn)行高能量密度物理情況下等離子體模擬的完整工具。

USimHEDP具有一系列網(wǎng)格選項(xiàng)和多維可視化功能，可通過與電磁場的高級耦合捕獲動態(tài)電子和離子。廣泛用于高能量密度物理、核聚變、天體物理和電氣工程等領(lǐng)域的研究。

USim優(yōu)勢介紹

·        適用于高超聲速和高能量密度等等離子體環(huán)境下的流體動力學(xué)程序

·        可以在結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格上求解

·        包含動態(tài)電子和離子算法

·        適用于多組分流體動力學(xué)

·        包含加速反應(yīng)化學(xué)變化過程

·        過程多維可視化

·        高性能計(jì)算能力

·        記錄的準(zhǔn)確性

·        強(qiáng)大的后處理

·        強(qiáng)大的文檔和教程

·        的客戶支持能力

USim應(yīng)用范圍

1、基礎(chǔ)理論研究和教育

USim作為專業(yè)的電磁流體仿真軟件，可以簡單快速地處理流體力學(xué)和磁流體力學(xué)中的基本方程。這種能力可以用于教育目的，如讓學(xué)生快速理解計(jì)算流體力學(xué)和磁流體模擬的基本過程，流體力學(xué)的一些基本概念和理論等；也可以用于分析流體力學(xué)中的各種基本過程和不穩(wěn)定性，對理論研究提供參考。

2、高能密度物理

USim支持高能密度等離子體的模擬，并可以導(dǎo)入物態(tài)方程支持對溫度和壓力下的過程模擬。可以用于各種受控聚變問題中研究等離子體的形成和演化，如托卡馬克、慣性約束和磁化慣性約束、磁化靶聚變、等離子體焦點(diǎn)等。

3、高超聲速流體

在高速飛行器進(jìn)入高層大氣時(shí)，由于運(yùn)動速度（>20 馬赫），會與空氣劇烈摩擦而達(dá)到溫度(>10000K），發(fā)生分子解離和電離，形成很高濃度的自由基和電子-離子等離子體。這種等離子體會阻斷電磁波的傳播，稱為黑障。USim能夠研究多種組分氣體的高超聲速流動，跟蹤仿真流動中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)和電離、復(fù)合過程，并允許用戶自 定義各種物態(tài)方程和化學(xué)反應(yīng)、電離率。可以用于研究再入過程中的加熱和黑障的形成。此外，USim還具有跟蹤微波在黑障區(qū)傳播和衍射的能力，能夠?qū)谡蠁栴}進(jìn)行更詳細(xì)和全面的分析。可以用于高超聲速飛行器設(shè)計(jì)、飛行器再入過程的研究。

4、天體物理和地球物理

USim可以研究大尺度等離子體的流動和電磁過程。這種能力可以用于研究空間等離子體和電離層的行為，包括磁重聯(lián)等復(fù)雜行為。

5、熱等離子體和電氣工程

USim 具有熱放電等離子體的能力，在研究中可以同時(shí)分析等離子體流動，氣體運(yùn)動和化學(xué)反應(yīng)、等離子體形成。這種功能用于研究電弧、等離子體炬、等離子體風(fēng)洞等設(shè)備。