多相流體力學仿真一直是工業設計與優化的核心環節。然而，傳統仿真依賴高性能超級計算機，不僅硬件投入高昂，且計算資源占用巨大，導致中小企業難以承受。為解決這一行業痛點，LMFD格子多相流體力學仿真機正式推出，首次將消費級硬件性能提升至超級計算機級別，開創了多相流仿真的“高性能普惠”新時代。

核心優勢：軟硬協同重塑仿真邊界

LMFD軟件基于介科學理論，通過多相復雜系統的多尺度建模與高效算法，實現了從微觀顆粒到宏觀設備的跨尺度耦合仿真。LMFD仿真機的競爭力在于其獨特的軟硬件協同設計理念，通過深度融合CFD算法與高性能硬件架構，實現了“小身材大能量”的技術突破。

LMFD仿真機其核心優勢包括：

國際領先的介觀流動模擬理論體系：區別于傳統CFD依賴的納維-斯托克斯方程宏觀建模，其采用的格子玻爾茲曼方法基于介觀尺度描述流體運動，通過離散粒子分布函數的演化方程，天然適用于多相流、復雜邊界及多尺度耦合問題。

軟硬件一體化的工業級解決方案：聯想高性能游戲筆記本的定制化改造，是LMFD仿真機實現 “超級計算平民化” 的關鍵支點。利用搭載消費級RTX 4090顯卡的游戲筆記本進行百萬顆粒流化床模擬，在計算時間和硬件成本上實現了顯著的降低，例如，在百萬顆粒流化床模擬中，LMFD2.0使用1.5小時的GPU計算達到了使用Fluent軟件3個月CPU計算的同等水平。

高精度求解與實時交互：平臺整合 “前處理 - 求解器 - 后處理” 全流程功能，適用于處理包括單相流、氣液兩相、氣固兩相以及氣液固三相等復雜多相流問題；支持多相流模型快速構建、高精度求解與可視化分析；支持仿真過程中數據的實時更新與可視化同步，顯著提升工程應用的效率。

行業應用：多領域復雜流場問題的精準求解方案

1、化工冶金

在化工冶金領域，LMFD 仿真機可成為流態化工程的“數字引擎”。針對循環流化床鍋爐，其可精確模擬不同風速、粒徑下的顆粒團聚與分布規律，指導內構件優化設計；在高爐煉鐵過程中，通過耦合煤氣流動與爐料運動模型，實現了爐內氣固兩相流場的三維可視化，為布料制度優化提供關鍵數據支撐。

循環流化床氣固兩相流模擬（左）； 高爐爐內煤氣分布模擬（右）

2、生物醫藥

生物醫藥領域，基于多孔介質微球捕集氣溶膠病毒顆粒的模擬，LMFD 可量化分析孔徑分布、表面電荷對捕集效率的影響，助力口罩濾材與生物反應器濾芯的精準設計；在鼻腔吸入給藥系統研發中，通過模擬氣溶膠顆粒在呼吸道內的沉積軌跡，優化吸入裝置的氣流通道，使藥物肺部沉積率顯著提升。

多孔介質微球捕集氣溶膠病毒顆粒

3、航空航天

航空航天領域，LMFD 仿真機在機翼轉捩與壓氣機流動分析中展現獨特優勢。針對某型機翼，其成功捕捉到臨界雷諾數下的層流分離泡演化過程，為防轉捩涂層設計提供關鍵參數；在三維壓氣機流道模擬中，精確解析葉頂間隙泄漏渦與主流的相互作用，幫助設計團隊將壓氣機效率提升，降低噪聲。

翼型邊界層分離及傳熱

4、能源裝備

能源裝備領域，在水煤漿氣化爐仿真中，軟件實現了高濃度顆粒流與氣化反應的耦合計算，指導粒徑配比優化，使碳轉化率有效提升；在洋流湍流模擬與潮汐能裝置設計中，通過大規模渦解析方法，量化分析海洋流場對設備的載荷影響，助力我國深遠海能源開發裝備的可靠性提升。

洋流湍流模擬

LMFD格子多相流體力學仿真機是由中國科學院過程工程研究所與聯想聯合開發，依托計算多相流基礎理論研究與自主CFD軟件的開發優勢，與消費級顯卡硬件技術及工程化經驗形成了深度互補。通過創新性的軟硬件協同開發模式，推動了大規模流體力學仿真技術設備限制的突破，應用于游戲筆記本等消費級硬件平臺，為工業仿真領域開辟了高性價比的技術路徑。

中國科學院過程工程研究所是積鼎科技的戰略合作伙伴。2023年，積鼎科技與中科院過程所介科學研究部達成深度合作，將攜手共建“復雜多相系統數字孿生實驗室”，將在復雜多相過程工程數字孿生領域深入合作，探索多相系統多尺度模擬技術創新，推動前沿技術轉化及應用。

審核編輯 黃宇