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       ROMTEK MCL (Meta Component Link)，是面向CAE領(lǐng)域的插件式應(yīng)用程序框架，主要目的是為CAE領(lǐng)域的科研人員和工程技術(shù)人員提供一個(gè)高度靈活的漸進(jìn)式軟件能力整合生態(tài)構(gòu)建工具，輔助用戶(hù)迅速形成用于科研環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境的CAE應(yīng)用程序。

MCLink 解決用戶(hù)痛點(diǎn) 

    ● 發(fā)展痛點(diǎn)

      應(yīng)對(duì)不斷演進(jìn)的功能需求導(dǎo)致都持續(xù)化增長(zhǎng)與集成

    ● 集成痛點(diǎn)

      差異性專(zhuān)業(yè)需求導(dǎo)致的不同工具鏈之間互通與融合

    ● 建設(shè)痛點(diǎn)

      打破多領(lǐng)域工具集成中部署模式和軟件形態(tài)大壁壘

    ● 能力痛點(diǎn)

      豐富的工具插件和算法集合構(gòu)建用戶(hù)基礎(chǔ)軟件設(shè)施

    ● 效率痛點(diǎn)

      第三方能力便捷集成助力快速驗(yàn)證系統(tǒng)與集成方案

MCLink 基礎(chǔ)庫(kù)生態(tài)環(huán)境 

        MCL預(yù)制集成了大量第三方開(kāi)源基礎(chǔ)庫(kù)，可供廣大科研人員在進(jìn)行插件開(kāi)發(fā)時(shí)選用，也可針對(duì)不同的應(yīng)用發(fā)布場(chǎng)景對(duì)基礎(chǔ)庫(kù)進(jìn)行裁剪。

       ● CAD建模：OpenCASCADE

       ● 跨平臺(tái)界面開(kāi)發(fā)：QT5/PyQt5

       ● 地理信息系統(tǒng)：GDAL

       ● 數(shù)字幾何處理及網(wǎng)格生成：Gmsh、MeshLab、LibIgl

       ● 地理信息系統(tǒng)：GDAL

       ● 數(shù)據(jù)處理及科學(xué)可視化：VTK、matplotlib、pandas

       ● Web開(kāi)發(fā)：Flask/ThreeJS

       ● 機(jī)器學(xué)習(xí)：PyTorch/TensorFlow

MCLink 功能內(nèi)容 

      ● 跨平臺(tái)（Win/Linux/Mac）/多語(yǔ)言混合開(kāi)發(fā)（Python/C++為主力語(yǔ)言）

      ● 完善的三維模型顯示及交互能力

      ● 強(qiáng)大的參數(shù)化建模機(jī)制及參數(shù)化模型庫(kù)管理

      ● 完整的插件及界面擴(kuò)展機(jī)制，支持動(dòng)態(tài)功能加載

      ● 便捷的第三方軟件能力封裝，快速構(gòu)建自動(dòng)化工具鏈

      ● 易用的二次開(kāi)發(fā)環(huán)境，算法能力低代碼集成

      ● 內(nèi)置多種基礎(chǔ)能力和插件（CAD引擎/網(wǎng)格引擎/可視化引擎/AI框架）

MCLink 產(chǎn)品展示 

●MCLink 演示視頻

●MCLink 軟件界面

●MCLink 參數(shù)化建模

●MCLink 數(shù)字孿生場(chǎng)景搭建

●MCLink 網(wǎng)格生成

●MCLink 可視化

        PiFlow是一款基于全自動(dòng)笛卡爾網(wǎng)格、具備用戶(hù)友好操作界面的氣動(dòng)問(wèn)題快速設(shè)計(jì)分析工具。集前處理、求解器和后處理模塊于一體，可實(shí)現(xiàn)CAD模型導(dǎo)入、網(wǎng)格自動(dòng)生成、大型數(shù)據(jù)存取和管理、方程高效求解、物理場(chǎng)可視化等功能。并支持MPI、OpenMP、CUDA并行模式，適應(yīng)單機(jī)、服務(wù)器和超算集群等各種運(yùn)行環(huán)境，兼容國(guó)產(chǎn)CPU與操作系統(tǒng)。除了支持低、亞、跨、超、高超全速域流場(chǎng)分析外，PiFlow還提供飛行器氣動(dòng)數(shù)據(jù)批量生產(chǎn)、軌跡分離快速分析等工程應(yīng)用場(chǎng)景的標(biāo)準(zhǔn)化操作。

      備注：簡(jiǎn)單跨音速案例，100萬(wàn)左右網(wǎng)格獲取正確結(jié)果的時(shí)間如下（測(cè)試顯卡2060）：

                 使用DP_LUR_IMPLICIT格式GPU計(jì)算效率比CPU提高46倍，計(jì)算1分鐘左右收斂。

                 使用顯式離散格式GPU計(jì)算效率比CPU提高30倍，計(jì)算13分鐘左右收斂。

                 使用LUSGS_IMPLICIT 格式CPU6核并行可在10分鐘內(nèi)計(jì)算收斂。

                 目前軟件支持求解歐拉方程，粘性計(jì)算在研發(fā)中。

      軟件展示

1. 軟件功能介紹

01 幾何模型導(dǎo)入

       PiFlow支持三維復(fù)雜幾何裝配體導(dǎo)入，其前處理模塊擁有多種CAD模型接口如：step、iges、stl等。

       另外，PiFlow支持對(duì)導(dǎo)入模型的基本操作如：縮放、旋轉(zhuǎn)、鏡像等。

igs格式裝配體文件導(dǎo)入

02 網(wǎng)格功能

網(wǎng)格展示（包含兼容性，自適應(yīng)加密，自主加密）

復(fù)雜模型網(wǎng)格展示

特殊邊界網(wǎng)格設(shè)置

03 求解器功能

        PiFlow圍繞流體力學(xué)可以求解穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題；支持多體分離軌跡計(jì)算及軌跡安全評(píng)估等問(wèn)題。

        時(shí)間離散方法提供LUSGS_IMPLICIT、RUNGE_KUTTA_EXPLICIT、DP_LUR_IMPLICIT等多種方法；

       求解格式提供主流的中心格式和迎風(fēng)格式；收斂判斷在原來(lái)基礎(chǔ)上增加了柯西收斂判據(jù)，自動(dòng)判斷解算收斂；

       支持多重網(wǎng)格加速收斂策略（循環(huán)模式提供多種選擇）；

       由于幾何建模方向規(guī)定的差異，PiFlow增添了翼展方向的選擇（Y/Z展向）來(lái)調(diào)整來(lái)流方向。

       低音速區(qū)域解算提供低于預(yù)處理功能保證計(jì)算穩(wěn)定收斂。高超音速最高支持到25馬赫，目前通過(guò)降低CFL值保證穩(wěn)定收斂。

       軌跡計(jì)算可預(yù)先設(shè)置初速度，實(shí)現(xiàn)非靜止?fàn)顟B(tài)投放功能。開(kāi)放多部件同時(shí)投放使用功能。

       求解方式支持MPI、OpenMP、CUDA并行模式，適應(yīng)單機(jī)、服務(wù)器和超算集群等各種運(yùn)行環(huán)境，兼容國(guó)產(chǎn)CPU與操作系統(tǒng)，擁有較高的求解效率，并且擁有便捷高效的圖形交互界面。

GPU求解硬件要求

04 后處理功能

      目前“流場(chǎng)計(jì)算”后處理具備表面流場(chǎng)物理場(chǎng)切換查看；實(shí)時(shí)輸出殘差收斂曲線(xiàn)及氣動(dòng)力曲線(xiàn)；氣動(dòng)力統(tǒng)計(jì)輸出及一鍵自動(dòng)生成報(bào)告的能力。氣動(dòng)力統(tǒng)計(jì)可進(jìn)分部件積分，可輸出總氣動(dòng)力。

殘差收斂曲線(xiàn)

流場(chǎng)物理量切換

氣動(dòng)力統(tǒng)計(jì)

05 多任務(wù)功能

        PiFlow“流場(chǎng)計(jì)算”業(yè)務(wù)類(lèi)型具備多任務(wù)功能，可以進(jìn)行工程批量處理操作。目前只能處理馬赫數(shù)和攻角兩種類(lèi)型的工程（若有新需求可添加新功能），界面如圖：

馬赫數(shù)批處理設(shè)置

批處理工程文件存儲(chǔ)位置

2. 特色功能介紹

        軟件提供包括分離軌跡計(jì)算、參數(shù)安全邊界預(yù)估、落點(diǎn)散布度評(píng)估在內(nèi)的多種多體分離安全分析工具。

01 軌跡計(jì)算工具

       多體分離過(guò)程中，利用流場(chǎng)結(jié)果獲取部件氣動(dòng)力，通過(guò)運(yùn)動(dòng)方程求解模型位置變化，網(wǎng)格自動(dòng)生成使得整個(gè)軌跡計(jì)算過(guò)程自動(dòng)化，可模擬投彈、多級(jí)火箭分離等場(chǎng)景，適用面廣。同時(shí)軟件可采用網(wǎng)格測(cè)力技術(shù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)插值查詢(xún)獲取部件當(dāng)前的氣動(dòng)力結(jié)果，代替實(shí)時(shí)耗時(shí)的流場(chǎng)解算，以此實(shí)現(xiàn)軌跡的快速預(yù)測(cè)。

02 分離安全評(píng)估工具

       利用網(wǎng)格測(cè)力技術(shù)，快速評(píng)估在確保運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各模擬部件不會(huì)發(fā)生相互碰撞的前提下，影響軌跡的各參數(shù)（如部件質(zhì)量、慣性、彈射力等）的安全變化范圍。

安全邊界結(jié)果統(tǒng)計(jì)

03 落點(diǎn)散布度評(píng)估工具

       多體分離的實(shí)際軌跡會(huì)因?yàn)槎喾N相互影響的偏差因素出現(xiàn)與期望軌跡偏差較大的情況。軟件利用滿(mǎn)足一定分布規(guī)律的隨機(jī)量（例如正態(tài)分布）來(lái)模擬影響軌跡的參數(shù)（如彈射力、慣性矩等）偏差，使用蒙特卡洛打靶法來(lái)模擬多種具有偏差的參數(shù)之間的相互影響，最后預(yù)測(cè)得到多種偏差參數(shù)相互影響作用下的落點(diǎn)散步度。

散布度分布

3.算例展示

01 WPFS

        WPFS彈翼跨音速案例，該案例與Fluent軟件在相同工況相同設(shè)置下對(duì)比驗(yàn)證。

02 ONERA M6

        ONERA M6跨音速標(biāo)準(zhǔn)案例，該案例與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)，與開(kāi)源軟件SU2對(duì)比驗(yàn)證。

03 SR_71

        SR_71高超音速案例，該案例與Gocart軟件對(duì)比驗(yàn)證。具體工況與參數(shù)如下表所示：

      PiFlow與Gocart計(jì)算氣動(dòng)力對(duì)比曲線(xiàn)如下圖所示：

      當(dāng)攻角為零時(shí)，PiFlow計(jì)算的馬赫數(shù)云圖如下：

04  Scramjet

         Scramjet超音速案例，帶壓力出口特殊邊界案例計(jì)算能力展示，該案例與Fluent軟件對(duì)比驗(yàn)證。

PiFlow壓力云圖

Fluent壓力云圖

PiFlow馬赫數(shù)云圖

Fluent馬赫數(shù)云圖

       科學(xué)場(chǎng)景數(shù)字孿生可視化軟件——XField是將數(shù)字孿生體具象化并發(fā)布成應(yīng)用的工具軟件。XField可以完成三維模型導(dǎo)入與處理、結(jié)構(gòu)/流體/熱等多物理場(chǎng)的導(dǎo)入與處理、三維場(chǎng)景搭建、場(chǎng)景效果渲染與測(cè)試、IOT數(shù)據(jù)綁定與測(cè)試等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)的數(shù)字孿生體的可視化交互及展示。XField有PC版，也可以發(fā)布為VR版本和Web版本，其中VR版本屬于桌面應(yīng)用程序，而WEB版本是瀏覽器應(yīng)用程序。XField軟件完全自主可控，可按需定制。

       XField的CFD模塊可以滿(mǎn)足物理風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)、CFD解算數(shù)據(jù)的流場(chǎng)處理及同屏可視化；它具有簡(jiǎn)便的交互操作及特殊的渲染方式，讓用戶(hù)可以快速獲得可視化效果；采用游戲引擎展示切片云圖、流線(xiàn)、等值面等常規(guī)可視化，同時(shí)可用大屏/AR/VR方式展示3D流場(chǎng)、激波/渦、湍流等特殊場(chǎng)景，使得顯示更加酷炫；流場(chǎng)的批量化處理，減少用戶(hù)重復(fù)工作，提升工作效率。

用戶(hù)痛點(diǎn)

      ● 常規(guī)CAE后處理軟件專(zhuān)業(yè)化程度較高、界面操作繁瑣；

      ● 做出美觀(guān)的顯示效果需要花費(fèi)時(shí)間；

      ● 流場(chǎng)批量化處理程度不高； 

      ● 瞬態(tài)流場(chǎng)顯示和處理過(guò)程繁瑣。

產(chǎn)品特點(diǎn)

      ● 酷炫可視化效果展示；

      ● 多樣化展示模式切換；

      ● 真實(shí)的場(chǎng)景模擬定制；

      ● 多格式流場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示；

      ● 豐富的VR/3D屏幕外接設(shè)備接口。

功能模塊

      ● 數(shù)據(jù)IO格式：支持IGS/IGES模型格式,CGNS、非結(jié)構(gòu)、混合網(wǎng)格流場(chǎng)；

      ● 數(shù)?？梢暬篊AD模型離散，高精度顯示幾何外形，逼真的模型材質(zhì)和顏色設(shè)置；

      ● 網(wǎng)格可視化：包含網(wǎng)格數(shù)據(jù)信息還原、網(wǎng)格點(diǎn)、線(xiàn)、面、體的顯示，網(wǎng)格邊界條件篩選顯示，網(wǎng)格顯示模式設(shè)置，顏色設(shè)置；

      ● 矢量場(chǎng)可視化：采用大量GPU粒子模擬速度場(chǎng)等矢量場(chǎng)，真實(shí)還原流場(chǎng)中的矢量；

      ● 流線(xiàn)/跡線(xiàn)/脈線(xiàn)可視化：批量提取流場(chǎng)中的流線(xiàn)等數(shù)據(jù)，采用粒子追蹤功能再現(xiàn)曲線(xiàn)顯示；

      ● 云圖可視化：批量提取流場(chǎng)中的空間截面云圖、物面云圖；

      ● 等值面可視化：包含批量等值面提取與顯示，渦量圖顯示，瞬態(tài)流場(chǎng)等值面、渦量圖顯示；

      ● VR/AR：支持額外大屏展示軟件，支持3D、AR、VR顯示方式；

      ● 演示模式：以隱藏軟件操作界面，僅顯示可視化數(shù)據(jù)界面顯示，對(duì)可視化內(nèi)容與場(chǎng)景360度顯示；

      ● 圖片與視頻導(dǎo)出：包含無(wú)損PNG格式圖片導(dǎo)出、avi格式視頻截取導(dǎo)出。

效果展示

      目前，各單位或研究院所都有眾多的的高性能計(jì)算服務(wù)器、工作站等硬件資源，以及大量的自研軟件、分析設(shè)計(jì)工具等軟件資源，但是這些軟硬件資源難以被眾多的研究人員方便、快捷、充分地共享使用，而且硬件、軟件資源的管理、使用效率普遍不高。

基礎(chǔ)功能

       Mirror底層采用Python開(kāi)發(fā)，核心代碼采用C語(yǔ)言來(lái)改寫(xiě)，在保證效率和穩(wěn)定的情況下可以充分發(fā)揮Python作為腳本語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，也方便客戶(hù)進(jìn)行擴(kuò)展。Mirror著力解決異構(gòu)系統(tǒng)下的資源共享問(wèn)題，將軟件進(jìn)行“搭積木”的方式封裝，快速完成設(shè)計(jì)/分析/優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)一體化的工程設(shè)計(jì)，規(guī)范設(shè)計(jì)流程，提高設(shè)計(jì)效率。ROMTEK的中間件技術(shù)采用SOA-ESB的架構(gòu)，針對(duì)HPC，實(shí)現(xiàn)可控的計(jì)算流程和高可擴(kuò)展性，已在數(shù)個(gè)重大工程項(xiàng)目中應(yīng)用，并為CFD領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算集成提供了多種解決方案。

特色技術(shù)

Mirror消息中間件

針對(duì)行業(yè)硬件和設(shè)備的特殊性，吸收了市面上消息中間件的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出了一種更能滿(mǎn)足科學(xué)計(jì)算集成的消息驅(qū)動(dòng)中間件。

?  支持多服務(wù)器結(jié)構(gòu)

?  支持多種消息適配協(xié)議

?  采用事件驅(qū)動(dòng)模型

?  具備良好的系統(tǒng)時(shí)序性

服務(wù)化快速封裝功能

       Mirror具有一套較完整的封裝規(guī)則及工具，便于快速集成封裝各類(lèi)CFD解算程序。支持多種類(lèi)型程序封裝，包括鏈接庫(kù)，可執(zhí)行文件，集群程序等，支持多種參數(shù)文件的配置與生成。

科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理

       我們采用了符合“科學(xué)計(jì)算特點(diǎn)”的三層庫(kù)結(jié)構(gòu)，分為用戶(hù)庫(kù)，中間庫(kù)，持久庫(kù)。保證一致性和數(shù)據(jù)讀取方便性。

       持久庫(kù)中的數(shù)據(jù)是計(jì)算模塊產(chǎn)生的，未經(jīng)過(guò)特殊處理的原始數(shù)據(jù)?？赡軙?huì)是結(jié)果文件，日志文件、流場(chǎng)文件、數(shù)據(jù)庫(kù)等。中間庫(kù)是從持久庫(kù)力進(jìn)行篩選，再重新編排融合后的數(shù)據(jù)。用戶(hù)可以根據(jù)具體的需求，來(lái)定制處理過(guò)程。適用范圍包括：對(duì)結(jié)果文件的特殊操作，如轉(zhuǎn)置，提取關(guān)鍵信息，坐標(biāo)類(lèi)型轉(zhuǎn)化等。用戶(hù)庫(kù)是從中間庫(kù)中進(jìn)行再處理后的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)面向的對(duì)象主要是用戶(hù)，可以根據(jù)具體的需求來(lái)定義處理過(guò)程。適用范圍包括：結(jié)果報(bào)表生成，繪圖信息提取，圖片生成。

“破碎法”文件加密技術(shù)

       通過(guò)軟件本身可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)算過(guò)程的殘差和氣動(dòng)力收斂曲線(xiàn)，方便用戶(hù)及時(shí)糾錯(cuò)，同時(shí)輸出的計(jì)算流場(chǎng)可用于Tecplot后處理軟件，方便用戶(hù)進(jìn)行特殊的流場(chǎng)處理和特征參數(shù)提取。

所有功能

經(jīng)典案例

一體化集成系統(tǒng)

XXX一體化集成系統(tǒng)是一個(gè)含氣動(dòng)力解算器集成、熱環(huán)境解算器集成、力熱耦合解算軟件集成、彈道仿真軟件集成，3D后處理可視化集成的綜合集成平臺(tái)。

計(jì)算所集成平臺(tái)

XXX計(jì)算所集成平臺(tái)是多學(xué)科，多分類(lèi)的軟件集成平臺(tái)。

      參數(shù)化網(wǎng)格生成技術(shù)為網(wǎng)格的快速、高質(zhì)量、自動(dòng)化生成提供了一種很好的解決途徑。特別是針對(duì)氣動(dòng)外形的局部修改時(shí)，會(huì)形成系列變化中的外形，制定好網(wǎng)格生成程序后，就能適應(yīng)氣動(dòng)外形的變化，并能通過(guò)修改少量參數(shù)，進(jìn)行網(wǎng)格加密、空間網(wǎng)格調(diào)整，達(dá)到優(yōu)化網(wǎng)格的目的。

1. 網(wǎng)格意義

       CFD對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行仿真分析，需要在流場(chǎng)中解流動(dòng)控制方程，對(duì)計(jì)算域進(jìn)行離散化是數(shù)值方法求解流動(dòng)控制方程的前提。網(wǎng)格剖分就是用來(lái)離散化計(jì)算域。通常計(jì)算域的邊界都是通過(guò)幾何外形來(lái)表達(dá)的，例如飛機(jī)表面到外場(chǎng)空間一定范圍被隔離成一個(gè)封閉的計(jì)算域，而在這個(gè)封閉計(jì)算域剖分的網(wǎng)格即可用來(lái)計(jì)算飛機(jī)在空氣中的氣動(dòng)特性。

2. 傳統(tǒng)網(wǎng)格剖分方法與缺點(diǎn) 

      傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格剖分方法主要是通過(guò)工程應(yīng)用人員利用通用網(wǎng)格軟件手動(dòng)繪制。首先導(dǎo)入CAD模型，然后利用模型曲線(xiàn)和曲面，繪制表面網(wǎng)格，然后生成附面層網(wǎng)格，最后構(gòu)建外場(chǎng)網(wǎng)格。通用網(wǎng)格軟件往往提供有豐富的工具，能夠精細(xì)的控制每個(gè)局部的網(wǎng)格及分布，從而得到高質(zhì)量的網(wǎng)格。但通用網(wǎng)格生成方法的缺點(diǎn)也比較明顯。

      * 比較依賴(lài)人工經(jīng)驗(yàn)，軟件學(xué)習(xí)有一定難度。

      * 局部細(xì)節(jié)調(diào)整多，工作量大。

      * 數(shù)模變化適應(yīng)性不足，局部外形改動(dòng)意味著重新繪制網(wǎng)格。

    1）網(wǎng)格生成流程

    2）關(guān)鍵技術(shù)

      *  基礎(chǔ)網(wǎng)格生成技術(shù)

      *  CAD內(nèi)核技術(shù)

      *  網(wǎng)格信息關(guān)聯(lián)技術(shù)

      *  附面層推進(jìn)技術(shù)

  3）優(yōu)勢(shì)

      *  網(wǎng)格生成過(guò)程自動(dòng)化，快速高效

      *  網(wǎng)格參數(shù)控制靈活，修改方便

      *  具備數(shù)模外形自適應(yīng)能力

      *  流程簡(jiǎn)單，使用方便

與通用網(wǎng)格軟件對(duì)比

5. 經(jīng)典案例

1）外形自適應(yīng)

案例一

案例二

2）網(wǎng)格質(zhì)量參數(shù)化控制

案例三

3）參數(shù)化網(wǎng)格生成案例

案例四

6. 總結(jié)

Grille CFD參數(shù)化網(wǎng)格生成軟件繼承了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成質(zhì)量高的特點(diǎn)，同時(shí)又具備快速、自動(dòng)、自適應(yīng)外形變化的優(yōu)點(diǎn)，是對(duì)網(wǎng)格生成技術(shù)的深度探索和典型應(yīng)用。