Tech –X公司介紹

美國Tech-X公司由科羅拉多大學(xué)的John R. Cary教授創(chuàng)立于1994年，他是世界范圍內(nèi)計算等離子體物理領(lǐng)域影響力的專家之一。他們專注于等離子體粒子仿真計算領(lǐng)域的研究，將等離子體物理和大規(guī)模并行計算技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出了適合大規(guī)模并行計算的等離子體和粒子仿真軟件，在數(shù)千家用戶中得到了廣泛使用，是該領(lǐng)域中影響力的仿真軟件。允若科技是Tech-X公司中國區(qū)域正式代理商，全面代理銷售其旗下產(chǎn)品。

Tech-X公司的產(chǎn)品包括電磁粒子仿真軟件VSim、等離子體流體動力學(xué)仿真軟件USim和粒子輻射與防護仿真軟件RSim。其中VSim基于PIC算法開發(fā)，適用于整個等離子體和射頻領(lǐng)域的仿真問題，支持大規(guī)模并行計算；USim基于磁流體方程開發(fā)，包含各種化學(xué)反應(yīng)，適用于高超聲速流體力學(xué)、高能密度物理、天體物理、電氣工程等研究領(lǐng)域；RSim是專業(yè)的粒子輻射與防護仿真軟件，利用Geant4的蒙特卡洛方法作為底層，能夠計算輻射損傷、輻射屏蔽和防護。輸出能量和劑量沉積、網(wǎng)格通量、碰撞率等結(jié)果。

USim基本特點

USim是一種的計算流體動力學(xué)（CFD）代碼，專門針對流體等離子體模擬進行了優(yōu)化。USim使用結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，可以快速準確地模擬中性和帶電流體動力學(xué)。

USim支持大規(guī)模并行計算，用戶能夠使用專門為高性能計算系統(tǒng)設(shè)計的算法解決極其復(fù)雜的問題。USim提供了兩個不同的高級模塊，提供了高超音速流動和高能量密度等離子體的詳細模型，是目前能夠捕捉高超音速飛行多組分動力學(xué)的仿真工具。USim受到世界各地研究人員的信任，并被國防和航空航天等行業(yè)的工程師使用，是完整的流體等離子體解決方案。具有以下優(yōu)點：

創(chuàng)新性

作為一種為等離子體模擬而專門優(yōu)化的CFD工具，USim模擬在條件下帶電流體相互作用的能力是無二的。利用USim的創(chuàng)新方法可以模擬多組分流體，USim的應(yīng)用領(lǐng)域包括天體物理、核聚變、等離子炬、納米顆粒合成、航天器屏蔽設(shè)計和航天器黑障通信等。

功能強大

USim支持多流體動力學(xué)和磁流體動力學(xué)模型，并擴展到多相流和多組分模型。由于USim是作為一種并行計算軟件構(gòu)建的，因此它可以計算尺度非常大的問題，例如模擬高馬赫流場和各種條件下的等離子體。

結(jié)果可信

Tech-X公司的軟件產(chǎn)品由專業(yè)的計算物理學(xué)家和軟件工程師團隊創(chuàng)建，已經(jīng)在包括GEC Reference Cell和Turner基準測試在內(nèi)的許多標準問題上進行了解決方案精度測試。這個由等離子體物理學(xué)家團隊創(chuàng)建的代碼在科學(xué)文獻中被引用了2000多次。

   USim包含以下兩個模塊：

高超聲速飛行多組分流體動力學(xué)計算模塊：

高能量密度物理等離子體計算模塊：          

USim整體功能特征

USim使用的基本流體力學(xué)模型

1，USim使用標準流體力學(xué)方程(Euler方程,N-S方程)、磁流體方程(單流體，二流體，霍爾磁流體)求解電磁流體問題

2，USim使用了高分辨率激波捕捉算法

3，USim支持結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、貼體網(wǎng)格，也支持基于GMSH格式的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格以及ExodusII格式的3維非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的大規(guī)模并行計算。

4，USim支持二方程RANS湍流模型

5，USim支持直角坐標和柱坐標

USim支持的化學(xué)和多組分流體仿真類型

1，USim支持多組分多溫度流體(含多組分等離子體)，含組分間的碰撞輸運

2，USim計算過程包含組分間的化學(xué)反應(yīng)，支持用戶自定義的化學(xué)反應(yīng)方程和反應(yīng)系數(shù)

3，USim支持中性流體和等離子體的混合流動仿真。

4，USim支持固體壁面的熱燒蝕仿真

USim功能模塊

1，USimHS---高超聲速飛行多組分流體動力學(xué)計算模塊

UsimHS可以用于高超聲速流體流動的應(yīng)用研究。用戶使用USimHS模塊可以準確地模擬高超音速等離子體中的多組分和多溫度流體動力學(xué)，可以用于研究外層大氣中的多組分等離子體流動，包括多組分、高速粘性流體和等離子體物理特性等。并且可以仿真各種化學(xué)反應(yīng)，包括：離解、化合、電離和復(fù)合，可以仿真分析高馬赫條件下的氣體加熱和等離子體形成的整個過程。

USimHS可用于航天器大氣層再入屏蔽設(shè)計，或與USimHEDP模塊結(jié)合研究高超聲速無線電通信設(shè)備或電弧等離子體炬。USimHS是目前可用于高馬赫流建模的商業(yè)軟件，是高超聲速流體動力學(xué)的可靠解決方案。

2，USimHEDP---高能量密度物理等離子體計算模塊

USimHEDP可以精確模擬溫度和壓力條件下的等離子體，研究物質(zhì)在溫度和壓力下的狀態(tài)。能夠計算電磁波的傳播和衍射，計算等離子體鞘的形成和動態(tài)變化過程，再結(jié)合電磁粒子模擬軟件，可以用于黑障通信領(lǐng)域的研究。。

USimHEDP能夠有效地處理高能量密度實驗中的各種條件，以模擬磁重聯(lián)、稠密等離子體聚焦裝置和納米顆粒合成。USimHEDP由熟悉高能量密度等離子體特殊條件的計算物理學(xué)家創(chuàng)建，是進行高能量密度物理情況下等離子體模擬的完整工具。

USimHEDP具有一系列網(wǎng)格選項和多維可視化功能，可通過與電磁場的高級耦合捕獲動態(tài)電子和離子。廣泛用于高能量密度物理、核聚變、天體物理和電氣工程等領(lǐng)域的研究。

USim優(yōu)勢介紹

·        適用于高超聲速和高能量密度等等離子體環(huán)境下的流體動力學(xué)程序

·        可以在結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格上求解

·        包含動態(tài)電子和離子算法

·        適用于多組分流體動力學(xué)

·        包含加速反應(yīng)化學(xué)變化過程

·        過程多維可視化

·        高性能計算能力

·        記錄的準確性

·        強大的后處理

·        強大的文檔和教程

·        的客戶支持能力

USim應(yīng)用范圍

1、基礎(chǔ)理論研究和教育

USim作為專業(yè)的電磁流體仿真軟件，可以簡單快速地處理流體力學(xué)和磁流體力學(xué)中的基本方程。這種能力可以用于教育目的，如讓學(xué)生快速理解計算流體力學(xué)和磁流體模擬的基本過程，流體力學(xué)的一些基本概念和理論等；也可以用于分析流體力學(xué)中的各種基本過程和不穩(wěn)定性，對理論研究提供參考。

2、高能密度物理

USim支持高能密度等離子體的模擬，并可以導(dǎo)入物態(tài)方程支持對溫度和壓力下的過程模擬。可以用于各種受控聚變問題中研究等離子體的形成和演化，如托卡馬克、慣性約束和磁化慣性約束、磁化靶聚變、等離子體焦點等。

3、高超聲速流體

在高速飛行器進入高層大氣時，由于運動速度（>20 馬赫），會與空氣劇烈摩擦而達到溫度(>10000K），發(fā)生分子解離和電離，形成很高濃度的自由基和電子-離子等離子體。這種等離子體會阻斷電磁波的傳播，稱為黑障。USim能夠研究多種組分氣體的高超聲速流動，跟蹤仿真流動中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)和電離、復(fù)合過程，并允許用戶自 定義各種物態(tài)方程和化學(xué)反應(yīng)、電離率。可以用于研究再入過程中的加熱和黑障的形成。此外，USim還具有跟蹤微波在黑障區(qū)傳播和衍射的能力，能夠?qū)谡蠁栴}進行更詳細和全面的分析。可以用于高超聲速飛行器設(shè)計、飛行器再入過程的研究。

4、天體物理和地球物理

USim可以研究大尺度等離子體的流動和電磁過程。這種能力可以用于研究空間等離子體和電離層的行為，包括磁重聯(lián)等復(fù)雜行為。

5、熱等離子體和電氣工程

USim 具有熱放電等離子體的能力，在研究中可以同時分析等離子體流動，氣體運動和化學(xué)反應(yīng)、等離子體形成。這種功能用于研究電弧、等離子體炬、等離子體風(fēng)洞等設(shè)備。