GeoDict 材料数字化设计与仿真软件、算法及工作站硬件配置推荐

在汽车、家电、纺织品、日用品、医药品等各个领域的制造业中，新材料的开发和质量的提高已成为问题。 此外，为了应对产品生命周期的缩短，为了实现快速开发，迫切需要提高材料研发的效率。过去，通过实验和实际测量进行研发是主流，但通过进行分析模拟可以实现很多事情.

GeoDict是一种创新的材料开发仿真，有助于生成各种多孔材料结构，包括锂离子二次电池、燃料电池、固态电池、过滤介质、复合材料、结构和高性能材料、纺织品和非织造布，并优化其材料特性和功能。 它为 FIB-SEM 图像的图像处理/加载、通过几何参数输入生成 nm~mm 级 3D 结构、几何分析和性能评估提供了广泛的分析功能。通过将GeoDict的模拟数字孪生与依赖样品和试件的传统材料开发流程结合使用或取代传统材料开发流程，加速新型高性能材料的开发。

新且容易操作的材料仿真综合性软件－GeoDict在多维度3D图像处理、材料建模、可视化、材料特性描述、应用模拟在材料开发和制程优化，提供最完整的方案。

无论是新设计或现有的材料，计算机仿真能提供材料几何、物理性质的定量和定性判定。一些能经由模拟确定的材料性质很难在实验室量测出来，而往往实验室测试后的试片会受破坏以致于无法进行其他分析。因此，运用模拟能够补足实验量测的不足，不只是详尽材料信息，也提供对材料进一步的理解

GeoDict 是一款专注于材料科学领域的综合性软件，它的应用范围广泛，涵盖了多个行业和研究领域，

1. 材料微结构建模：
• 基于真实显微镜图像或统计数据生成材料微结构。
• 用于多孔介质、纤维材料、复合材料等的建模与分析。
2. 多物理场仿真：
• 流体流动（CFD）、扩散、电磁场、导热、机械力学等。
• 模拟材料的性能，如渗透性、导热性、机械强度等。
3. 滤材和多孔材料优化：
• 优化设计过滤器、隔热材料、电池电极等结构。
• 分析和改进材料的功能性能。
4. 结构参数优化：
• 评估材料的孔隙率、比表面积、纤维方向分布等参数对性能的影响。
5. 虚拟实验：
• 在虚拟环境中进行材料性能测试，减少实际实验需求。

相关算法

GeoDict 集成了多种先进的数值算法和模型来解决材料科学中的复杂问题，以下是部分核心算法：

• 图像处理与重建：
• 通过CT扫描数据或其他形式的3D图像数据重建材料的微观结构。
• 几何建模：
• 支持多种几何模块（如 FiberGeo, WeaveGeo, GridGeo 等）来创建不同类型的材料结构。
• 物理场模拟：
• FlowDict：模拟流体在多孔介质中的流动行为，计算压降、粘性阻率、透气性和渗透性。
• DiffuDict：分析扭曲因子及有效扩散系数。
• ConductoDict：计算有效热导率和电导率。
• ElastoDict：评估材料的弹性变形及力学特性。
• FilterDict：模拟过滤过程，分析过滤效率和压力损失。
• AddiDict：研究颗粒在多孔介质中的平流和扩散传输。
• SatuDict：分析多孔介质内的饱和度相关特性。
• PoroDict + MatDict：分析孔隙空间特性，并提供可视化功能。
• AcoustoDict：计算吸声参数。
• 优化与预测：
• 利用模拟结果优化材料设计，预测材料在实际应用中的表现。

硬件配置要求

GeoDict的最大计算瓶颈通常出现在以下几个方面：

• 内存消耗：处理大规模三维图像数据和复杂的几何结构时，内存需求非常高。特别是对于高分辨率的CT扫描数据或非常精细的网格划分，可能需要数百GB甚至TB级别的RAM。
• 计算时间：对于复杂的物理场模拟，尤其是涉及到非线性方程求解或多物理场耦合的情况，计算时间可能会非常长。例如，流固耦合问题或者涉及长时间动态过程的模拟。
• 并行化效率：虽然 GeoDict 支持多核CPU并行计算，但在某些情况下，并行化的效率可能不如预期，导致计算资源未被充分利用。
• I/O操作：大量读写临时文件和最终结果文件可能导致I/O瓶颈，特别是在使用传统硬盘而非SSD的情况下。

最低系统要求：

• 处理器 (CPU)：多核处理器，建议使用 Intel Xeon 或 AMD Ryzen 系列等高性能 CPU。
• 内存 (RAM)：至少16GB，但为了执行大型实验，如滤材寿命实验，可能需要更多的内存（32GB或以上）。对于特别复杂的模型和大规模计算任务，推荐64GB或更多。
• 硬盘空间：GeoDict本身大约需要5GB的磁盘空间，但额外的空间是必要的，特别是用于存储项目文件和临时数据。建议使用快速的SSD以提高读写性能。
• 显卡 (GPU)：虽然GeoDict主要依赖于CPU进行计算，但对于可视化部分，一个支持 DirectX 9.0和Shader Model 3.0以上的显卡是有帮助的，尤其是带有2GB或更大显存的独立显卡可以提供更好的图形性能。

推荐配置：

• 操作系统：Windows 10 64位或更新版本。
• 处理器 (CPU)：多核处理器，建议使用 Intel Xeon 或 AMD Ryzen 系列等高性能 CPU或双路或多路服务器级别的 CPU，例如 Intel Xeon 或 AMD EPYC，具有尽可能多的核心数和线程数，以便充分利用并行处理能力。
• 内存 (RAM)：64GB 或更多，具体取决于计划进行的模拟规模。对于非常大的模型或复杂的数据集，128GB或更多可能是必需的。
• 硬盘空间：大容量 SSD，确保有足够的空间来存放大量数据文件，并且快速的读写速度有助于加速工作流程。考虑使用RAID配置以增加存储可靠性和性能。
• 显卡 (GPU)：高性能独立显卡，如 NVIDIA Quadro 或 GeForce RTX 系列，带有至少4GB显存，以保证流畅的交互式三维可视化体验。
• 网络连接：如果打算通过网络共享文件或远程访问，确保有稳定的高速网络连接。
• 电源供应：稳定且足够强大的电源供应，以支持所有组件的正常运行。
• 散热解决方案：有效的冷却系统（如水冷或高效的空气冷却），以维持系统的长期稳定运行。

工作站硬件配置推荐

GeoDict 软件为材料科学家和工程师提供了一个强大的工具，用于研究材料的微观结构与宏观性能之间的关系。通过模拟和预测，可以优化材料的设计，提高材料的性能,GeoDict 的计算效率依赖于合理的硬件配置与优化的算法设置，针对具体需求（如微结构尺寸、耦合计算的物理场数目）可进一步调整硬件选择和算法参数。您可能需要调整硬件配置以满足更高的性能需求

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