产品介绍 | 工业软件与大数据技术研究中心

发布时间：

2025-10-22

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编者按

在当前全球工业数字化转型加速、关键技术自主可控需求日益紧迫的背景下，工业软件作为智能制造与研发的核心工具，已成为衡量国家工业竞争力的关键指标。长期以来，我国在高性能仿真分析、多物理场耦合、专用行业求解器等工业软件领域仍较多依赖国外产品，存在技术壁垒与供应链风险。

为响应国家推动工业软件国产化与产业自主发展的战略需求，北京大学南昌创新研究院依托其在计算科学、软件工程与工业应用领域的积累，成立了工业软件与大数据技术研究中心。中心以“发展原创算法与模型，形成自主安全可控的工业软件体系”为核心使命，聚焦流体软件、固体软件、多场耦合软件及网格生成与自适应软件四大关键方向，开展系统性技术攻关。

目前，中心已研发出一批具备国际先进水平的核心仿真软件产品，致力于在性能、功能与可靠性方面实现对国外重点工业软件的对标、替代乃至超越，为服务国家战略与江西省重点工业产业的高质量发展提供坚实技术支撑。

产品一：新能源电池设计评估制造仿真和全生命周期管理平台

产品简介

该平台全面覆盖常规充放电场景以及过充过放仿真分析、温度循环效应评估、机械滥用、热滥用与电滥用等条件下的热失控、外短路仿真和热扩散风险预测等关键技术。在电池安全性评估方面，平台创新性地融合了电化学-热力学-爆炸力学-断裂力学等多物理场仿真技术，实现了新能源电池-结构一体化在碰撞、挤压、球体撞击等极端工况下的高精度模拟，为电池系统的可靠性设计提供了坚实的技术支撑。同时，借助先进的多物理场耦合算法，平台实现了从电池热管理设计、热力耦合分析、汽车底盘与缓冲结构设计到热失控防护策略的全流程数字化研发闭环。

该产品不仅显著提升了新能源汽车、消费电子、国防装备等领域的电池系统集成效率，更有效缩减电芯研发设计成本，同时有力推动了我国CAE软件的正版化进程与国产化替代步伐。

应用场景

01、电化学热耦合分析

电化学热耦合分析具有强大的功能性和灵活性，可以针对电池的多种电化学模型(集总模型、等效电路模型、P2D 模型、热失控模型)进行定义，支持对充放电工况进行自由设定，包含恒电流、恒功率、时间步电流、时间步功率、快充映射表、静置六种模式，用于应对复杂多变的使用场景。该方法可精确模拟带电设备的温度分布，并实时获取电芯SOC等关键状态参数，为工程师开展高效、精准的热设计提供有力支持。

02、电化学热力耦合分析

电化学热力耦合分析可帮助工程师计算分析带电设备在电池充放电过程中的温度变化，深入探究温度变化对电池变形以及应力分布所产生的具体影响，为新能源电池的热设计及结构设计提供重要的辅助，使工程师在进行新能源电池的研发和优化过程中，能够更加科学地考虑温度因素对电池性能和结构稳定性的影响，为推动新能源产业的持续发展贡献关键力量。

03、电池包碰撞分析

在新能源汽车安全领域，电池包碰撞分析具有至关重要的地位。车辆发生碰撞时，电池包作为关键部件面临显著的潜在风险。通过开展碰撞仿真分析，可以深入探究电池包在碰撞过程中的力学响应，计算电池包所受到的冲击力、变形程度以及应力分布情况。该分析有助于工程师判断电池包的结构强度与抗冲击性能，识别潜在薄弱环节，从而为新能源汽车的安全设计与优化提供重要依据。

04、热失控分析

电池热失控分析只在模拟电池在过热条件下，因内部各种副反应不断发生而导致的热失控行为。该分析能够深入探究电池在极端温度环境或故障状态下的热响应特性，从而清晰展现电池内部的温度变化趋势、热量扩散路径以及可能引发的危险情况。基于分析结果，可指导工程师针对电池热管理及结构设计进行优化，有效提升其热稳定性和安全性能，从而确保电池在各类复杂应用场景下稳定可靠运行，最大限度地降低热失控可能引发的风险与危害。

产品二：国产矿山领域数值仿真软件GISIT

产品简介

GISIT（Geographic Information System based sImulaTor）软件是一款基于龙软动态GIS平台的仿真求解器，着力于解决矿山地质中矿压演化、顶板灾害、渗流、火灾、粉尘与瓦斯等多物理场问题，并提供智能预测与模拟，提升矿山安全管理、环境保护与资源利用效率，支持矿山建设全流程。

本软件当前主要涵盖岩土力学与地下渗流两大核心模块。岩土力学模块致力于模拟煤矿采掘过程中的矿压演化、顶板灾害等围岩应力变化及破坏行为，实现对相关地质灾害的仿真预测。该模块目前采用显式动力学方法，已开发适用于工作面回采与巷道开挖支护等典型工况的求解器，具备开挖、模拟、接触、一维结构单元以及弹塑性本构等多种算法功能。未来，该模块将持续聚焦于矿山地质灾害的仿真预测需求，打造与工程实际深度融合、功能强大的专业仿真工具。

地下渗流模块基于有限体积法（FVM），结合非正交网格修正技术，能够准确模拟复杂地质结构与不规则边界条件下的地下水流动过程。该模块主要用于分析矿山开采引发的含水层扰动、突水灾害以及渗流-应力耦合等问题，通过控制体积中心离散、面通量修正和梯度重构等算法，显著提升了非正交网格下的计算精度与数值稳定性，并支持多种边界条件设置，可实现稳态与非稳态渗流场的高效求解，为矿山水害防治提供可靠的数值分析支撑。

应用场景

01、煤矿工作面回采场景

高精度地质模型（含地层信息和回采工作面）

回采后地层各物理量演化（位移）

02、巷道支护场景

产品三：CAE数值仿真技术服务

产品简介

目前，中心已建成自有的高性能计算平台，并采购了Ansys、TF-Flux、TF-Struct等数值仿真软件，形成了独立的数值仿真技术服务能力。在工业仿真业务板块，中心面向航空航天、机械装备、电子信息等领域的工业企业，开展结构有限元分析、计算流体力学（CFD）以及多物理场耦合等数值仿真业务，同时提供相关的定制化开发服务。截至目前，该板块累计签约合同金额已达1000余万元。

应用案例