TF-Lattice
以格子玻尔兹曼方法为基础，集成多个
产品模块的瞬态流体仿真解决方案
TF-Lattice 简介
TF-Lattice是一套以格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method，LBM)为基础，集成多个产品模块的瞬态流体仿真解决方案。主要特点包括多部件自适应直角网格快速生成、CPU/GPU多平台高性能并行、高精度瞬态湍流模拟、气动噪声计算、多孔介质复杂流动模拟、微流控辅助设计等。
随着我国汽车工业的迅速发展，汽车风阻风噪的预测和优化问题得到了广泛的关注。TF-Lattice重点针对汽车CAE市场开发，通过创新设计数据结构和算法，可快速生成亿级整车网格；独创的LBM大涡模拟模型实现高精度瞬态湍流模拟；为GPU深度优化使用户使用台式GPU工作站即可实现CPU集群的计算效果。
锂电池、氢燃料电池生产制造和石油开采等领域均会遇到复杂多孔介质流动。TF-Lattice微流体模块可直接数值模拟多孔介质内复杂流动，提供多孔材料的流动分析。特别针对我国万亿锂电行业，TF-Lattice是提供锂电池综合仿真解决方案的重要组成部分。同时，TF-Lattice也关注微流控仿真辅助设计、室内\室外风环境模拟等领域。
功能亮点
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高效前处理
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先进求解器
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高性能计算
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汽车外流场专用功能
高效前处理
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兼容零厚度薄板、穿透面、重叠面等脏几何
软件能够处理并优化在实际工程中常见但难以直接用于仿真分析的几何模型问题，如零厚度薄板、穿透面（即本应分离的几何面错误地相交或重叠）和重叠面等问题。通过自动识别和修正这些“脏几何”，大大减少了计算非封闭(非水密)几何体的绕流问题时用户手动清理和修正模型的工作量。
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快速生成直角网格
软件能够快速、自动生成高质量直角网格，支持前端网格快速预览功能，减少了用户手动划分网格的工作量，从而提高仿真分析的效率。
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缝隙自动修补
对于几何体中的破损部分，用户既可通过软件前处理修补指定大小以下的缝隙，从而避免因缝隙问题导致的仿真错误；也可作薄板处理不做修补直接进行仿真计算。
先进求解器
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高稳定性湍流大涡模拟
软件采用自研的改进混合正则化LBM碰撞模型，具备高稳定性。即便是在由复杂几何（例如非水密整车模型）生成的多层加密网格上，也能实现高雷诺数湍流问题的仿真。
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模型参数优化功能
软件内置了一组经过优化的湍流模型参数，能更好的进行汽车风阻风噪仿真。联合优化软件TF-AIMDO可在给定的试验数据集上自动分析并调整仿真模型中的关键参数持续优化，获得更加适用于用户场景的湍流模型，以达到最佳仿真效果。
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复杂流动模拟
软件内置了丰富的物理模块，包括湍流、传热传质以及多相流等，使得软件能够胜任从汽车气动仿真到复杂工业生产流程的多种模拟需求，包括精细的多孔介质渗流分析，微流控芯片内的流动特性研究等。
高性能计算
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强大的单卡计算性能
通过其底层代码的精心设计和优化，充分利用了现代GPU的强大计算能力。针对GPU架构，对软件进行了深度优化，包括但不限于算法层面的调整、数据结构的优化以及指令集的合理利用，显著提升单卡计算能力。使得单卡即可完成整车仿真等大规模计算任务，10小时内单卡可完成3mm最小网格总网格量1亿的实车风阻仿真。
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多卡GPU并行计算
支持多卡GPU并行计算，可应对更大规模的计算需求。通过优化并行策略和网格划分机制，软件能够有效地分配计算任务到多个GPU上，实现并行处理。同时，TF-Lattice还针对多核处理器和向量化计算趋势进行了优化，通过挖掘不同层次的并行性，进一步提高并行效率。
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适配国产硬件平台
随着国产芯片技术的不断发展，TF-Lattice软件积极适配国产硬件平台。对软件进行了针对性的优化和调整，以确保其能够在国产硬件平台上高效运行。已适配国产DCU、鲲鹏、飞腾等硬件平台。
汽车外流场专用功能
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自动设置地面
该功能根据用户输入的地面高度自动调整轮胎切地的厚度，根据地面高度自动生成网格配置地面边界条件。这减少了用户手动修改模型切地厚度和修改网格的时间。
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自动设置旋转轮胎
该功能允许软件根据用户指定的车轮几何模型自动识别和计算轮胎尺寸、转轴、转速等参数，自动设置对应的软件组件，减少人工标记和测量的工作量。
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便捷更换零件
软件可自由更换几何零件，并能保持网格设置和边条件设置。由于具有快速生成多层直角网格的能力，更换零件后可在5分钟内完成亿级网格剖分，无需用户重新装配网格和设置边条件，提高了批量模拟的效率。
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自动生成仿真报告
计算完成后，软件可以在远程计算服务器端自动后台生成仿真报告，无需下载海量数据到本地做可视化分析，极大提高后处理效率。
典型应用
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汽车交通
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建筑风环境仿真
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油气开采
车辆流体仿真
随着新能源汽车的飞速发展，汽车造型设计迭代加快，为了提高续航里程，优化汽车外形降低风阻的工作变得越来越重要。LBM算法由于强大的对复杂几何的适应性，已逐渐成为模拟汽车外气动的有效手段。
TF-Lattice可以模拟车辆在不同速度下的空气动力学行为，包括流场分布、压力分布、阻力系数、车窗压力脉动以及远场噪声等等。TF-Lattice可以方便快速地调整车身形状、车窗设计和各种细节，完成多种方案和工况的仿真，帮助工程师快速优化车辆的空气动力学性能，降低能量消耗，提高行驶稳定性，减少气动噪声。
建筑风环境仿真
TF-Lattice拥有良好并行性及适应性，因此在建筑环境流体仿真中具有高计算效率、可视化和适用于复杂几何形状的优势，可以预测城市通风廊道的空气流动模式，为改善城市热岛效应、消除空气污染物提供科学依据。同时，它还能用于评估建筑室内通风的条件，评估室内空气质量、温度分布，辅助分析建筑能耗等方面。
建筑风环境仿真
油气开采
数字岩心技术利用扫描重构的三维复杂材料结构做复杂流动仿真来分析材料的多种性能，是LBM最具优势的领域之一，目前已广泛应用于石油天然气开采领域。近年来随着锂电行业的快速发展，电池电解液浸润仿真也逐渐引入数字岩心技术。
