GPU 原生 CFD

TesboFlow

全流程 GPU 加速的 CFD 求解器。

TesboFlow 把整条仿真流程放在 GPU 上运行——网格、装配、线性求解一气呵成,为工程 CFD 带来交互级的周转速度。从底层按 GPU 原生设计,在典型工况上以对传统 CPU 求解器实现数量级提速为目标。

不可压流动/动网格/重叠网格/湍流

真实求解器输出

不是渲染,是解。

每一帧都由 TesboFlow 在 GPU 上算出——几何、湍流尾迹、涡结构。这就是求解器真正产出的结果。

瞬态 · URANSQ 判据常驻 GPU
Ahmed 车体——湍流尾迹的 Q 判据等值面由 TesboFlow 在 GPU 上端到端计算

交互体验

在浏览器里跑一个求解器

这个风洞是一个实时 GPU 流体求解器。选一个物体,在烟雾、速度、压力之间切换,或者自己画一个障碍物,实时看流场如何响应。

实时流体解算器

交互式风洞实验室

在风洞内拖动鼠标手动阻挡气流,实时观测 Navier-Stokes 流场。

流速: 12.6 m/s (GPU)
13 m/s

GPU 稳定流体解算:512×256 网格,30 步 Jacobi 压力投影强制局部质量守恒(div U = 0),全程在 GPU 上运行。

工作流程

从几何到洞察

三步,一条 GPU 流水线——网格、求解、后处理都在 GPU 上完成。

第 01 步

定义算例

导入网格,用一个算例配置文件描述物理与边界。

  • 导入 / 转换原生与常见开放格式的网格
  • 一个配置文件选定全部物理,无需换程序
  • 算例分解,用于多卡运行

网格

第 02 步

在 GPU 上求解

设定压力—速度耦合与湍流模型,整个求解过程都留在 GPU 上。

  • SIMPLE / PISO / PIMPLE,稳态或瞬态
  • RANS 与 LES,被动标量与传热
  • 单卡到多卡,同一份程序

残差

第 03 步

导出与后处理

结果导出为通用格式,提取你关心的物理量。

  • 可直接用 ParaView 等通用工具打开
  • 力、气动系数与壁面量
  • 运行时日志 + 一键支持包

速度场

能力

TesboFlow 能做什么

已支持开发中

物理

  • 不可压流动(稳态 / 瞬态)
  • RANS 湍流(k-ε、k-ω SST、壁函数)
  • 大涡模拟(LES)
  • 能量方程 / 传热
  • 被动标量输运(可多方程,也可只解标量)
  • 混合 RANS-LES(DES / DDES)
  • 多区域共轭传热(CHT)
  • 多相流(VOF 自由界面)

数值

  • 有限体积离散
  • 压力—速度耦合:SIMPLE / PISO / PIMPLE
  • 高分辨率对流格式
  • 非正交网格修正
  • GPU Krylov 求解器族(含多种预条件)
  • 自研 GPU 代数多重网格
  • 求解前快速初始化(改善起步收敛)

网格与边界

  • 动网格 / 变形网格
  • 重叠(嵌合)网格、多体
  • 刚体运动
  • 周期(cyclic)边界
  • 常见网格格式导入 / 转换

并行与平台

  • 全流程 GPU 原生
  • 多 GPU(任意卡数)
  • 多节点集群
  • 确定性结果:同一算例每次运行结果一致
  • 并行网格读取 + 单文件并行结果写出
  • 同源纯 CPU 版本(无 GPU 环境可部署)
  • 双精度内核
  • 本地 / 私有部署

工作流

  • 单一可执行 + 算例配置文件驱动
  • 结果导出
  • 可直接用 ParaView 等通用工具打开
  • 易脚本化,支持批量自动运行

验证体系

我们如何确认结果是对的

正确性由三条独立路径交叉确认。

顶盖驱动方腔 Re 100 的中心线速度剖面:曲线为 TesboFlow,散点为 Ghia, Ghia & Shin (1982) 的公开参考值,两者最大偏差 0.0087。
01

解析解与制造解

通道流与方腔流、周期流、瞬态与多层导热、表面张力、静水压、亚格子闭合。

02

公开文献基准

文献中的标准算例,如 Ghia 顶盖驱动方腔。

03

与独立求解器交叉对标

在共轭传热、嵌套网格湍流等算例上,与成熟 CPU 求解器逐场比对。

架构

GPU 原生,而非移植

整条流水线都驻留在 GPU 上,因此每一步迭代都无需 CPU–GPU 往返。速度正来自于此——数据始终待在计算发生的地方。

通过区域分解在多块 GPU 上扩展。同一套代码,既能跑单卡,也能跑多卡,单机或跨集群皆可。

1 → N
单次运行的 GPU 数量,同一套代码
多节点
单机或 HPC 集群
FP64
全程双精度
tesboflow — terminal
tesbo@gpu-node:~$
GPU Clusteraggregate util 0%
GPU 0
0%42°C
GPU 1
0%42°C
GPU 2
0%42°C
GPU 3
0%42°C

性能

为速度而生

把整个求解过程搬上 GPU,在典型工况上把周转时间从数小时、数天压缩到几分钟。

传统 CPU 集群数小时 – 数天
TesboFlow · GPU几分钟
~1000×典型工况下的目标量级

以上为代表性工况上的目标,而非承诺。实际提速取决于算例、网格分辨率与硬件。

路线

现在已有,以及接下来

已具备
  • 不可压流动
    稳态与瞬态求解器,在标准算例上完成验证。
  • 动网格
    运动与变形几何。
  • 重叠网格
    用于复杂相对运动的重叠网格。
  • 湍流(RANS / URANS)
    业界标准的湍流建模。
接下来
  • 可压缩流动
    跨声速与超声速工况。
  • 多相流
    自由液面与分散相。
  • 尺度解析湍流
    面向非定常分离流的 LES / DES。
  • 自动化 API
    脚本化的设计扫描与流水线。

应用

用在哪里

航空航天设计

机翼与外形的外部空气动力学——在升力、阻力与尾迹结构上快速迭代。

汽车空气动力学

整车阻力与尾迹研究,配合动网格与重叠网格处理车轮等运动部件。

叶轮机械

旋转叶排与内部流道,借助动网格能力求解。

船舶水动力学

船体与推进器流动,周转时间决定你能测试多少个设计。

暖通与通风

房间与封闭空间内的气流、舒适度与污染物输运。

工业流体过程

混合、分配管路与内部流动,服务于设备设计与优化。

部署与支持

在你自己的硬件上运行,并有支持兜底

规划评估前需要知道的事:TesboFlow 在哪里运行、对机器有什么要求、运行失败时如何处理、团队如何上手。

本地部署

自包含的容器镜像或可迁移安装包,解压到普通目录即可,运行在你自己的工作站、服务器或集群上。无需另外安装依赖,也不需要管理员权限。

硬件与环境

Linux 搭配 NVIDIA GPU,覆盖 Volta 至 Hopper 代际。首次运行前可用环境自检确认驱动、GPU 与授权是否就绪。

技术支持

每次运行都会写出自描述日志,一条命令即可收集诊断包。部署协助与算例配置咨询随授权提供。

培训

面向工程团队的课程与教程,从第一个算例到生产流程。

授权按获授权的机器与 GPU 数量约定,并在本地校验:无需授权服务器,运行时也不需要联网。

咨询部署方案

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