多效應仿真CAE軟件GalaxyEDS 5.0發布 極端物理仿真歷史性跨越

11月21日，先進計算與關鍵軟件（信創）海河實驗室聯合京津冀三地集群促進機構共同舉辦的“2025京津冀信創產業集群對接交流活動”在位于濱海高新區的天津信息技術創新展示中心召開。由國家超級計算天津中心主任楊燦群領銜，聯合信創海河實驗室、國防科技大學等單位，歷時十余年自主研發的多效應仿真CAE軟件GalaxyEDS正式發布5.0版本。新版本支持爆炸、沖擊、燃燒等復雜現象的高精度物理仿真，總體技術達到國際領先水平，成功應用于裝備研發設計、毀傷效能評估和重要目標防護等領域，為我國工業軟件自主可控戰略貢獻重要力量。

爆炸、沖擊、燃燒……這些聽起來“遠離生活”的極端物理現象，卻幾乎無處不在。例如，大家天天能見到的加油站，油氣泄漏或意外燃爆屬于高風險事件，一旦設計或防護不當，可能對設備、人員甚至周邊環境造成重大傷害。技術人員需要借助高精度仿真評估泄漏擴散路徑、爆炸沖擊波傳播規律，從而優化站點布局和安全防護設計，既保障設施結構穩固，又兼顧工作人員和公眾安全。類似地，在武器裝備研發、化工園區安全設計、航天器防護等場景中，都需要精確預測極端物理過程，以支持科學決策、優化設計和安全防護。

這類現象具有高速、高壓、高溫、強非線性特點，涉及“氣體-液體-固體”多介質交互、跨越“微秒到秒”“微米到千米”的多尺度時空演化、“熱效應-力響應-化學反應”多效應動態耦合，是世界公認的仿真難題。長期以來，歐美商業軟件占據了全球市場90%以上份額，呈現“核心技術-高端市場”雙寡頭壟斷格局，關鍵算法和核心代碼被嚴密封鎖，卡脖子困境突出。

據介紹，極端條件下的物理仿真被喻為“工業軟件中的珠穆朗瑪峰”。首先，爆炸、沖擊、燃燒每一種物理過程的仿真都非常復雜，全是世界級難題，而把這幾個過程精準、高效、穩定地耦合起來就更難，任何一點誤差都可能造成仿真結果與實際物理產生巨大偏差，就像讓三個脾氣暴躁的巨人一起牽手跳舞。

技術的突破已經非常困難，依托這些技術開發出可應用的工程軟件更是難上加難，不僅涉及力學、數學、材料學、兵器科學、計算機等多學科交叉，還依賴長期的工業知識積累。

GalaxyEDS 5.0 針對爆炸、沖擊、燃燒和多效應仿真四大技術難題，實現了系統性突破：在多介質爆炸仿真中，突破了多介質演化模型、多維度仿真框架等技術，將爆炸超壓求解誤差大幅降低，千米級遠場爆炸仿真效率提升100倍；在多尺度沖擊仿真中，突破了極端狀態材料模型、混合單元統一求解等技術，使超高速沖擊仿真溫度誤差顯著降低，復雜結構沖擊仿真效率提升10倍；在多組分燃燒仿真中，突破了多組分多相反應流模型、全鏈條精細化仿真等技術，實現千米級場景全過程精確模擬的技術跨越，仿真效率提升3倍；在超大規模多效應耦合仿真中，突破了流固多效應耦合統一模型、耦合狀態精確求解等技術，結合天河E級超級計算機，實現千億網格、十萬核級并行，遠超國際主流商業軟件的億級網格、千核級規模。

據介紹，讓仿真看見未來，也守護未來，目前主要有四個生動應用場景：深地經濟中的“射孔彈”——看不見的地下爆炸，GalaxyEDS 讓它可控可預判；太空碎片撞擊航天器——在太空中提前預演“生死瞬間”；小行星撞擊地球防御——當“天外之敵”來襲，GalaxyEDS 給出靠譜答案；化工園區泄漏與燃爆——GalaxyEDS讓危險可見可控可預警。