无网格不设限 国产CFD“上天入地” | 在超算互联网体验PSL流体仿真软件

在国家强调科技自立自强、关键核心技术自主可控的背景下，国产工业仿真软件迎来重大发展机遇。有这样一款软件，正致力于将大量工业知识、经验与数据凝练为工业级求解器，应用于新能源汽车、商业航天等重点领域，真正实现了从开发到产品效能验证的跨越。它就是由西安交通大学能源与动力工程学院孙中国教授团队自主研发的无网格粒子法流体仿真软件PSL（Particle Solver Lab）。

相较于传统的CFD网格软件，PSL采用无网格移动粒子半隐式法（MPS），从方法层面避免了网格畸变等问题，适用于大变形、自由表面流动等复杂场景模拟。该软件集成了高精度粒子离散建模、多分辨率技术、表面张力模型和传热相变等多物理场耦合算法，构建了从前处理、求解器到后处理的一体化仿真架构，在算法先进性、工程适用性等方面具备显著优势。

PSL基于C++语言开发，采用“MPI+X”混合并行架构，支持超大规模并行计算，并可适配国产异构加速卡。作为一款具备完全自主知识产权的仿真软件，PSL已积累多年核心技术成果，目前拥有发明专利9项、软件著作权4项，发表高水平学术论文72篇，逐步形成了具备系统性竞争优势的创新技术体系。

PSL的应用范围覆盖商业航天、海洋、汽车等动力装备流体机械与工程领域，可精准对接行业仿真需求。《2025年国务院政府工作报告》明确提出，要推动商业航天等新兴产业安全健康发展。作为核心技术突破的重要方向，可重复使用火箭是航天产业的发展重点之一。其中，“针栓喷注器”作为深度变推力火箭发动机的关键组件，其研发面临挑战：传统实验和数值技术难以满足市场对针栓新产品高效、低成本研发的需求。而PSL目前已实现包括针栓喷注器在内的互击式、离心式等喷注器的冷态数值仿真，未来还将进一步实现热态仿真，为万亿级商业航天产业的高速发展提供有力支撑。 

随着电动汽车市场的迅猛发展与《电动汽车用动力蓄电池安全要求》（GB 38031-2020）等强制性国家标准的实施，电动汽车的涉水性能及动力电池泡水性能日益成为行业关注焦点。相比于现场试验测试成本周期长且优化方向难以明确的问题，PSL展现出显著优势：它可以高效模拟包括车身涉水预测在内的雨水导流、油箱晃动、密封优化等多种汽车水管理工况。

PSL支持对车身工业模型（兼容.stl/.msh/.dat等格式）进行高精度离散建模，实现车轮转动与车身行驶的同步模拟，并可在数字水池中灵活设置涉水深度、坡度、行驶速度与方向。其求解器基于MPI+X混合架构，支持CPU/GPU双模式加速，可实现亿级规模的高精度长时程稳定并行计算。PSL还可统计车身润湿区域分布、面积及时间，一键生成动态模拟视频，清晰呈现涉水过程，便于机理分析与优化，助力车企降低实车测试成本，缩短研发周期。