概述
Fidelity CharLES 求解器是业界首个将大涡模拟 (LES) 的实际应用工业范围扩展到了航空航天、汽车和透平机械领域的高精度计算流体力学 (CFD) 求解器。
它专为解决复杂的流动现象而设计，可准确预测 CFD 领域的各种问题，如气动声学、空气动力学、燃烧、传热和多相流等。
核心优势
支持大规模并行计算，可扩展，能够利用大型计算资源，由过去数天的时间缩短至数小时便能完成高精度仿真。
专为 LES 仿真而设计，可生成高质量的网格，采用稳定的低数值耗散方法，针对未直接解析的物理现象进行精确建模。
可扩展的并行计算求解器，支持 GPU-resident 模式，具有优秀的性能和最低的功耗，用最快的速度获得仿真结果。
准确预测常见的 CFD 复杂问题，如流动分离、转捩、湍流混合和气动声学等。
主要功能
高精度仿真需要高质量的网格。通过使用边界切割的泰森多边形方法，多面体网格生成器可以快速，高效，稳定地处理复杂的几何。用户可以根据需要轻松设定网格分辨率，也可以对复杂的几何实施粗网格计算，或者动边界仿真。
LES 的仿真优势不仅仅在于瞬态计算和不断改进的湍流模型。Fidelity CharLES 在基于 CPU 和 GPU 的高性能计算环境中结合了先进的数值方法、模型和极强的扩展性。
随着求解器数值方法不断改进，并叠加GPU硬件加速，Fidelity CharLES实现了大规模LES的高效仿真能力。例如，仅用两个 GPU 节点就能实现 12 小时内完成飞机降落过程中的高精度流动仿真。
利用现代化的计算机架构，在成本不变的情况下，算力可提高 9 倍，而且在 CPU等效算力的条件下，能耗可降低 17 倍。
对精确仿真产生的海量数据进行降维后处理需要耗费大量计算资源。Fidelity CharLES 拥有多种并行和串行处理工具，可以快速处理这些大型数据集，并快速提供分析结果。
应用
在多种工业应用中，气动声学预测都非常重要，从超音速喷气飞机到风扇噪声，再到燃气轮机中的燃烧-声学耦合，都有它的用武之地。即使是“极其响”的噪声，辐射噪声的压力波动值也比环境压力小几个数量级，也比近场的可压缩湍流导致的压力扰动值小得多。
由于低耗散和低色散的特点，以及高效的非稳态仿真能力。Fidelity CharLES非常适合捕捉这种重要但能量很低的声学特征，
CharLES 可以针对复杂几何形状预测从低速到跨音速和超音速在内的各种流动状态下的气动性能。例如，它可以捕捉因细微的几何设计变更而导致的飞行阻力变化，还可以预测商用飞机机翼大攻角下的流动失速。
湍流燃烧的研究是现代能源经济性的基础。发电、航空、航天和汽车技术的发展都取决于我们如何高效地混合反应物、释放能量和控制燃烧过程中产生的副产品。让这些过程变的更清洁、更安全、更高效对于地球的未来及可持续性至关重要。
CharLES 中的燃烧模型与其先进的数值方法完美结合，可对湍流反应流实现高效准确的预测。借助这些解决方案以及专业的数据处理工具和分析方法，燃烧设计工程师能够更好地了解当前的系统状态，从而优化燃烧技术。
准确预测湍流中的传热现象并非易事，而这一点对机器部件的耐久性却至关重要。准确预测传热需要关注边界层的局部状态，如是否存在流动分离和再附着以及层流向湍流的过渡。CharLES 提供基于泰森多边形的网格划分技术，可控制边界层网格大小，更加适合 CharLES 求解器的先进数值方法和壁面建模，可为绝对热通量预测提供可靠的结果。此外，还支持共轭传热分析，而且不会对求解速度造明显的影响。
在化学和油漆喷涂、石油和天然气运输、冷却剂系统以及内燃机液体燃料喷射等多种工程应用中，高精度多相流仿真具有重要参考意义。例如，通过液体喷射器的高精度仿真，工程师可以详细了解雾化和燃料-空气混合过程的非稳态物理特性，以便设计或优化喷射器，相比之下，相关的实验通常很难实施。
CharLES 中的多相模型基于先进的流体体积法 (volume-of-fluid) 和拉格朗日喷雾跟踪法，可有效预测从低马赫到超音速在内的各种流动状态下的大尺度液体结构以及细小液滴和颗粒。
客户案例
These simulations are more than just experiments. They provide new insights, which, combined with human creativity, allow for opportunities to improve designs within the practical product cycle.
Joe Citeno, GE Power
气动声学仿真指南
在各种创新成果和技术突破不断涌现并飞速发展的今天，声音—尤其是不必要或有害的噪音—已经成为成为人们非常关心的问题。无论是喷气发动机的巨大轰鸣声，还是风力发电机有节奏的“嗖嗖”声，这些基于现代技术而产生的声场会直接影响用户体验、造成环境噪声污染甚至违反法规要求。这正是气动声学仿真的用武之地。本指南提供了气动声学仿真概述，强调了其战略重要性、成本影响和其他管理方面的问题。
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