作為國家重要基礎工業產品的國家數值風洞（NNW）工程起源于2018年。NNW項目致力于開發國產CFD研究與應用領域的自主戰略性工具，專注于以氣動計算為核心，功能覆蓋網格生成、流動求解、多學科計算、流場可視化以及可靠性分析等CFD分析全鏈路。NNW項目的核心是綿陽國家空氣動力研究中心開發的通用非結構求解器風雷（PhengLEI）。以風雷為原型，以NNW項目作為支持已經派生了FlowStar低速流動求解器，HyFlow高速流動求解器等多學科領域的高性能求解器。

于名于實“風雷”都是國家基礎通用CFD工具最恰當的名字。

為何現在才開發出來基礎通用CFD工具呢？有幾個數據作為參考：

與國家空氣動力中心分立在綿陽城東西兩翼的中國工程物理研究院在近六十年前的1964年成功爆炸了第一顆原子彈。如果從1957年立項來說，所用時間為7年。氫彈所用時間為不到3年。

比肩F22的隱身戰斗機殲20從研制到首飛不到10年時間。

為何國力雄踞全球第二的今天，大國重器數不勝數，基礎通用CFD工具才剛羽翼初豐呢？

答案非常簡單：基礎通用CFD工具研發是屬于國家工業基礎技術，代表了一個國家工業實力的重要一環。從重要性上來說，類似于全民醫保，國家電網等重要基礎民生項目建設。同時它是一項具有超高難度的跨學科的重要科研項目。

困難之一：需持之以恒，非國家隊不辦。

核心求解器的開發需要CFD專業的頂級人才，嘔心瀝血，三五年搭臺，七八年打磨，十年才能初見成效。無論是從團隊構成，人員穩定來說，只有國有科研單位才能完成。美國著名的求解器，究其來源多數來源于國立實驗室。

困難之二：需博采眾長，非多學科匯集不成。

很多高校都開發了自己的Inhouse求解器。Inhouse求解器與通用基礎求解器的差異大約相當于個人的家宴與麥當勞的快餐供應鏈之區別吧。下圖是風雷的軟件框架：

大型基礎CFD的架構設計某種意義上比求解器精度設計要重要的多，因為軟件架構設計牽涉到整個項目的成敗，求解器精度倒是可以日日打磨，時時進步的。編寫CFD求解器的專業人員，未必熟悉CFD各種數據對象的最佳抽象和表示，更不一定了解里氏替換原則，但是這是IT技術的基本功。

困難之三：需以實驗虛，非試驗驗證過程不可。

一個普通的流體算例動輒有十個以上參數（比如湍流模型）影響精度。雖然國際上也有公布的較為可信的流體試驗數據，但是對于所使用的領域如果沒有自主試驗數據做校核，就失去了基本的自主度量標準和評價標準。

困難之四：需快馬加鞭，非并行計算不行。

高精度高分辨率的三維湍流流動求解是超級計算機最常見的標準驗證測試。高性能的區域分解技術、并行適配技術是現代高性能CFD求解器的標志。一句話，算得再準只有科學價值，必須要算得快才有實用價值。流體求解器從科研走向應用，HPC技術是必需的臺階。

困難之五：需可信可靠，非VVUQ過程不信。

VVUQ是驗證確認與不確定性度量的縮寫。VVUQ有多困難呢，可以看個例子：

函數Y=A*X2+B*X+C是一個簡單的初等二次函數，假如A、B、C服從各自獨立的高斯分布，請問如何獲得Y的分布？

如果把Y的表達式換為NS方程組的話，怎么獲得Y的分布呢？這個問題即便是統計學專業畢業，如果是頻率學派的話，其實也不太容易找到最佳方案。

風雷項目工程從驗證與確認方法、數據和工具三個方面開展了大量工作，構建了完整的驗證與確認體系。無論是流體分析還是結構分析或者EDA領域，風雷項目在自主CAE產品方面都是第一個構建VVUQ體系的。

技術困難以外，資金支持，項目管理也都是非常重要的影響因素。

風雷項目歷史地，責無旁貸地，而又自然而然地落到了具有最強大流體計算團隊，最完整的高低速流體試驗裝置和最領先的計算機軟件研發團隊的中國空氣動力研究與發展中心的肩上。

這一天，距離那時少壯的鄧小剛院士的藍圖設想差不多有20年了。

編輯：黃飛