GeoDict 材料數(shù)字化設計與仿真軟件、算法及工作站硬件配置推薦

在汽車、家電、紡織品、日用品、醫(yī)藥品等各個領域的制造業(yè)中，新材料的開發(fā)和質量的提高已成為問題。 此外，為了應對產品生命周期的縮短，為了實現(xiàn)快速開發(fā)，迫切需要提高材料研發(fā)的效率。過去，通過實驗和實際測量進行研發(fā)是主流，但通過進行分析模擬可以實現(xiàn)很多事情.

GeoDict是一種創(chuàng)新的材料開發(fā)仿真，有助于生成各種多孔材料結構，包括鋰離子二次電池、燃料電池、固態(tài)電池、過濾介質、復合材料、結構和高性能材料、紡織品和非織造布，并優(yōu)化其材料特性和功能。 它為 FIB-SEM 圖像的圖像處理/加載、通過幾何參數(shù)輸入生成 nm~mm 級 3D 結構、幾何分析和性能評估提供了廣泛的分析功能。通過將GeoDict的模擬數(shù)字孿生與依賴樣品和試件的傳統(tǒng)材料開發(fā)流程結合使用或取代傳統(tǒng)材料開發(fā)流程，加速新型高性能材料的開發(fā)。

新且容易操作的材料仿真綜合性軟件－GeoDict在多維度3D圖像處理、材料建模、可視化、材料特性描述、應用模擬在材料開發(fā)和制程優(yōu)化，提供最完整的方案。

無論是新設計或現(xiàn)有的材料，計算機仿真能提供材料幾何、物理性質的定量和定性判定。一些能經由模擬確定的材料性質很難在實驗室量測出來，而往往實驗室測試后的試片會受破壞以致于無法進行其他分析。因此，運用模擬能夠補足實驗量測的不足，不只是詳盡材料信息，也提供對材料進一步的理解

GeoDict 是一款專注于材料科學領域的綜合性軟件，它的應用范圍廣泛，涵蓋了多個行業(yè)和研究領域，

1. 材料微結構建模：
• 基于真實顯微鏡圖像或統(tǒng)計數(shù)據生成材料微結構。
• 用于多孔介質、纖維材料、復合材料等的建模與分析。
2. 多物理場仿真：
• 流體流動（CFD）、擴散、電磁場、導熱、機械力學等。
• 模擬材料的性能，如滲透性、導熱性、機械強度等。
3. 濾材和多孔材料優(yōu)化：
• 優(yōu)化設計過濾器、隔熱材料、電池電極等結構。
• 分析和改進材料的功能性能。
4. 結構參數(shù)優(yōu)化：
• 評估材料的孔隙率、比表面積、纖維方向分布等參數(shù)對性能的影響。
5. 虛擬實驗：
• 在虛擬環(huán)境中進行材料性能測試，減少實際實驗需求。

相關算法

GeoDict 集成了多種先進的數(shù)值算法和模型來解決材料科學中的復雜問題，以下是部分核心算法：

• 圖像處理與重建：
• 通過CT掃描數(shù)據或其他形式的3D圖像數(shù)據重建材料的微觀結構。
• 幾何建模：
• 支持多種幾何模塊（如 FiberGeo, WeaveGeo, GridGeo 等）來創(chuàng)建不同類型的材料結構。
• 物理場模擬：
• FlowDict：模擬流體在多孔介質中的流動行為，計算壓降、粘性阻率、透氣性和滲透性。
• DiffuDict：分析扭曲因子及有效擴散系數(shù)。
• ConductoDict：計算有效熱導率和電導率。
• ElastoDict：評估材料的彈性變形及力學特性。
• FilterDict：模擬過濾過程，分析過濾效率和壓力損失。
• AddiDict：研究顆粒在多孔介質中的平流和擴散傳輸。
• SatuDict：分析多孔介質內的飽和度相關特性。
• PoroDict + MatDict：分析孔隙空間特性，并提供可視化功能。
• AcoustoDict：計算吸聲參數(shù)。
• 優(yōu)化與預測：
• 利用模擬結果優(yōu)化材料設計，預測材料在實際應用中的表現(xiàn)。

硬件配置要求

GeoDict的最大計算瓶頸通常出現(xiàn)在以下幾個方面：

• 內存消耗：處理大規(guī)模三維圖像數(shù)據和復雜的幾何結構時，內存需求非常高。特別是對于高分辨率的CT掃描數(shù)據或非常精細的網格劃分，可能需要數(shù)百GB甚至TB級別的RAM。
• 計算時間：對于復雜的物理場模擬，尤其是涉及到非線性方程求解或多物理場耦合的情況，計算時間可能會非常長。例如，流固耦合問題或者涉及長時間動態(tài)過程的模擬。
• 并行化效率：雖然 GeoDict 支持多核CPU并行計算，但在某些情況下，并行化的效率可能不如預期，導致計算資源未被充分利用。
• I/O操作：大量讀寫臨時文件和最終結果文件可能導致I/O瓶頸，特別是在使用傳統(tǒng)硬盤而非SSD的情況下。

最低系統(tǒng)要求：

• 處理器 (CPU)：多核處理器，建議使用 Intel Xeon 或 AMD Ryzen 系列等高性能 CPU。
• 內存 (RAM)：至少16GB，但為了執(zhí)行大型實驗，如濾材壽命實驗，可能需要更多的內存（32GB或以上）。對于特別復雜的模型和大規(guī)模計算任務，推薦64GB或更多。
• 硬盤空間：GeoDict本身大約需要5GB的磁盤空間，但額外的空間是必要的，特別是用于存儲項目文件和臨時數(shù)據。建議使用快速的SSD以提高讀寫性能。
• 顯卡 (GPU)：雖然GeoDict主要依賴于CPU進行計算，但對于可視化部分，一個支持 DirectX 9.0和Shader Model 3.0以上的顯卡是有幫助的，尤其是帶有2GB或更大顯存的獨立顯卡可以提供更好的圖形性能。

推薦配置：

• 操作系統(tǒng)：Windows 10 64位或更新版本。
• 處理器 (CPU)：多核處理器，建議使用 Intel Xeon 或 AMD Ryzen 系列等高性能 CPU或雙路或多路服務器級別的 CPU，例如 Intel Xeon 或 AMD EPYC，具有盡可能多的核心數(shù)和線程數(shù)，以便充分利用并行處理能力。
• 內存 (RAM)：64GB 或更多，具體取決于計劃進行的模擬規(guī)模。對于非常大的模型或復雜的數(shù)據集，128GB或更多可能是必需的。
• 硬盤空間：大容量 SSD，確保有足夠的空間來存放大量數(shù)據文件，并且快速的讀寫速度有助于加速工作流程。考慮使用RAID配置以增加存儲可靠性和性能。
• 顯卡 (GPU)：高性能獨立顯卡，如 NVIDIA Quadro 或 GeForce RTX 系列，帶有至少4GB顯存，以保證流暢的交互式三維可視化體驗。
• 網絡連接：如果打算通過網絡共享文件或遠程訪問，確保有穩(wěn)定的高速網絡連接。
• 電源供應：穩(wěn)定且足夠強大的電源供應，以支持所有組件的正常運行。
• 散熱解決方案：有效的冷卻系統(tǒng)（如水冷或高效的空氣冷卻），以維持系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

工作站硬件配置推薦

GeoDict 軟件為材料科學家和工程師提供了一個強大的工具，用于研究材料的微觀結構與宏觀性能之間的關系。通過模擬和預測，可以優(yōu)化材料的設計，提高材料的性能,GeoDict 的計算效率依賴于合理的硬件配置與優(yōu)化的算法設置，針對具體需求（如微結構尺寸、耦合計算的物理場數(shù)目）可進一步調整硬件選擇和算法參數(shù)。您可能需要調整硬件配置以滿足更高的性能需求

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