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北京超算科技有限公司
2012-11-13 10:20:38   来源:

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一、公司简介

       北京超算科技有限公司成立于2006年,是注册于中关村科技园区,专注于工程与科学计算软件开发、销售、咨询的高新技术企业。公司本着服务用户的原则,帮助用户采用有限元等数值模拟技术进行工程分析与科研创新。公司不断与各研究单位广泛合作,采用用户需要的计算模型和计算方法,针对性地帮助用户解决产品开发和工程设计中遇到计算分析问题。同时公司关注最新的计算技术和计算机技术,持之以恒地提供用户高效能的模拟分析软件和咨询服务。公司和各工程领域的企业密切合作,建立采用计算机模拟促进产品开发和工程设计的流程,促进理论、实验、计算模拟的协同发展。

       北京超算自成立以来自主开发出了“超算有限元分析系统(SciFEA)”,并获得了国家计算机软件著作权(登记号2008SRBJ0050)。 SciFEA软件具有灵活易用,功能广泛的特点。自2008年5月发布以来,SciFEA在天空软件站等软件下载基地已有超过4000份下载,是国内下载量最多的通用自主有限元软件之一。2007年8月,北京超算通过国家高新技术企业资质认证;2008年底,北京超算成功获得北京市双软企业认证。

       北京超算为中关村科技园区高新技术企业。公司全体职员均具有大专以上学历,其中硕士以上学历员工占总员工数的70%以上。公司研发团队包括研究员3人,博士2人、硕士9人。研发团队成员均具有多年有限元应用与开发经验,最长的具有十多年的有限元开发应用背景。研发团队的成员来自固体力学、流体力学、水工结构、地质力学、岩土力学、工程力学等专业,在开发面上具有广泛性,在项目合作上具有互补性。公司现有的技术力量可以面向机械、水利、岩土、地质与地球物理、石油勘探、航空航天、国防军工等领域开展数值模拟软件开发和技术服务。

       我们认为在不远的将来,我们将进入一个模拟和模型被广泛采用的时代。模拟仿真将由原来的校验、校核提升到预测、预报的层次。所以数值模拟软件将面临许多变革,将实现从单物理场问题向多物理场问题的发展、实现从由已知条件求分析结果向根据预期的结果进行优化设计的方向转变、从串行计算到并行计算的跨越。 我们希望聚集大家的智慧、以软件为手段,建立起可以不断满足将来模拟需要的超级计算技术,服务于客户的生产、开发和研究。

二、公司产品
       SciFEA—自主开发的个性化有限元分析系统

       SciFEA 超算有限元分析系统(简称SciFEA)是北京超算自主开发的主要的一款有限元软件。SciFEA软件按照全新的可装配的思路进行开发,充分利用软件的可重用性,大大降低了软件开发的难度,增加了软件的可靠度。SciFEA软件的设计架构体现了数值模拟软件个性化发展方向,为用户提供了一种按需选择的新模式。

    ●Scifea 的优势

    ●应用价值
       计算模块完全独立,用户只须选择关心的计算模块,降低应用成本
       没有复杂的模型选择分支,操作简单易行
       全中文菜单,便于理解和应用

      丰富的计算实例,用户以实例为向导,可快速上手

    ●前后处理
       SciFEA的前后处理器采用欧洲工程数值模拟国际中心开发的GiD软件。GiD软件具有全面的几何建模、网格划分、CAD数据导入、后处理结果显示等功能。GiD采用类似于CAD的操作模式,用户在使用GiD创建复杂模型问题时,会感受到前所未有的方便和轻松。它易于操作、方便灵活、直观便捷。

    ◆功能全面的几何建模
       可以通过拉伸、旋转、景象、缩放、偏置等操作得到面、体,可以直接构造矩形、多边形、圆、球、圆柱、圆锥、棱柱、圆环等;通过体面的布尔加、减、交等操作得到模型。

   ◆性能卓越的网格自动生成
GiD可快速将几何模型自动离散成线单元、三角形单元、四边形单元、四面体单元、六面体单元等,并且可以根据用户的需要对网格进行局部的加密以及网格阶次的选择。

    ◆丰富的CAD和CAE接口
       GiD提供:IGES、DXF、Parasolid、VDA、STL、Nastran等接口,并且可以将GiD的数据文件写成上述的格式。

    ◆灵活的后处理
       GiD可将结果写成各种常用的图形文件如:BMP、GIF、TPEG、PNG、TGA、TIFF、VRML等格式,以及AVI、MEPG的动画格式。后处理支持的结果显示方式有:带状云图显示、等直线显示、切片显示、矢量显示、变形显示等等。并且可以根据用户的需要定制显示菜单。

    ●可信度保障措施
       1.基于严格的有限元理论进行软件设计

       2.采用装配式开发,通过软件模块重用增加可信度

       3.采用独立的数据结构,新增模块不影响既有模块

       4.通过算例将SciFEA计算结果和理论解进行验证

       5.在高校、科研单位建立软件测试站点,充分进行软件测试。

    三、主要研究领域

    ●地质与地球物理模拟技术
    ◆地震波场数值模拟

       各向同性弹性介质;横观各向同性弹性介质;各向异性弹性介质;粘弹性介质(Kelvin模型、Maxwell模型、标准线性体、Burgers体);双向介质(Biot模型);可采用谱元法进行模拟;可考虑海绵边界进行波的有效吸收。

    ◆地震形变

       采用软弱带表示的断层模型、接触模型或断层节点分裂方法进行地震同震变形和震后变形模拟;震后形变可考虑震后余滑、粘弹性松弛和孔隙回跳;可考虑不同时刻的断层启动、倾斜断层、地表不均匀地形、不均匀的地温分布;可输出区域任意点的变形速度、任意方位的库仑应力。

    ◆地震孕育与触发

       可采用弹塑性模型、线性流变体模型、孔隙介质模型模拟地震孕育、发生、发展动态过程;可采用接触模型描述大震断层的破裂、错动和应力的释放的动力过程;用户自定义摩擦模型和断裂准则。

    ◆造山运动与地壳变形

       可考虑地壳地幔介质非均匀性、地壳地幔不同圈层的耦合程度、构造变形与剥蚀,模拟地壳缩短,地表升高过程。采用的模型可以包括线性模型和非线性模型,介质可以采用理想刚塑性体、线性粘滞体、非线性粘滞体、非线性粘塑性体。几何方程可以采用小变形或大变形,对于大变形问题,可采用任意拉格朗日-欧拉描述(Arbitrary Lagrangian-Eulerian, ALE)方法进行计算模拟。可以采用LDDA方法考虑地壳运动的不连续变形。

    ◆盆地演化

       可模拟盆地形成应力场演化以及油气运移、地堑和非对称盆地演化、地堑断裂、沉积盆地分层弹性-粘弹性模型、盆地沉降过程及构造应力场变化。

    ◆地幔对流

       可考虑实际地幔介质表现为非均匀性,非牛顿蠕变性,以及非Boussinesq效应的固体相变。可考虑物质成分场的变化,可进行上地幔小尺度对流模拟,采用网格-粒子法与有限元结合求解地幔对流中的质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。

    ●石油工程模拟技术
    ◆盆地成藏模拟

       模拟多条断层的古热力场,古水动力场,古生物和化学反应场的时空演化过程,并考虑三种场的相互作用。可考虑多种不同介质地层及各向异性,考虑断层渗透率的各向异性,断层岩层的时间的推移运动。

    ◆出砂与井眼稳定性

       考虑岩石力学、井周出沙、渗流耦合效应,分析井眼周围和泥砂相互间的影响变化,分析井口出沙对地层应力和套管变形、应力的影响。

    ◆特殊地质条件油藏模拟

       裂缝油藏、溶洞油藏、双重介质、三重介质油藏模拟、水平井、多分支井油藏模拟。

    ◆流固耦合模拟

       可考虑岩石的弹性变形、弹塑性变形和油相、水相压力与饱和度的相互影响,模拟油田开发过程中套管的变形和应力。流体渗流模型可考虑单相、油水两相、油气两相、黑油模型、组分模型。模拟的开采过程包括开关井、压力调整。

    ◆岩盐蠕变与套管变形分析

       由于盐岩具有流变性质,在地应力作用下向井内流动,当盐岩流动受到套管的阻碍而不能进行时,对套管产生外挤力(岩压外载)。可根据实验得到的岩盐蠕变本构模拟得到套管外载随时间的变化。可考虑盐岩的线性和非线性流变,可采用Bingham模型、Burgurs模型等理论模型。

    ◆非线性、各向异性渗流分析

       渗流在高速或低速时均表现出非达西渗流的特性,包括启动压力的现象、渗透性和压力相关等。采用有限元方法可以模拟非达西渗流的流动特性以及由此造成的对油田生产的影响。

    ●建筑市政工程模拟技术
    ◆地面沉降分析

       岩土材料具有孔隙结构,在地表建筑物的压力作用下通常要发生排水固结。采用孔隙介质流固耦合理论可以模拟在建筑物压力作用下土的固结变形和孔隙水压力的变化。

    ◆地下水渗流分析

       可采用自由面的死(活)结点法计算渗流场,该方法实践证明计算简单、效率较高。可用来计算了正常蓄水位下的坝区稳定渗流场,可考虑地下水向岩溶管渗情况。

    ◆冻结法施工模拟

       冻结法施工时,通过管道散热,使隧道周围岩土壁固结,形成冻壁,以防止地下水渗流到隧道里面去,从而达到隧道壁的强化效果。可计算模拟渗流、温度和相变耦合作用的隧道开挖过程中不同散热条件下冻土壁厚,温度分布,渗流场变化。

    ◆结构稳定性分析

       可考虑空间金属结构,在逐步增加的侧向均布面载荷(准静态)作用下,结构不断产生挠曲变形,直至结构达到拉伸失稳条件而失去继续承载的能力。材料为多线性的(等效)应力应变关系。分析得到极限承载压力以及变形过程中,位移、应变和应力的变化及分布规律。

    ◆特殊结构应力计算

       在实际工程中往往遇到一些特殊的结构如带刚性杆的梁和变截面的梁、索单元、只能承拉或只能承压的单元。可帮助用户定制特殊类型的计算单元。