2025年流体动力模拟软件开发：借助人工智能、云计算和实时分析释放下一代工程潜能。探索该领域在未来五年内如何变革海事、能源和研究应用。
- 执行摘要 & 主要发现
- 市场规模、增长率及2025–2030年预测
- 核心技术：CFD、AI集成与实时模拟
- 领先供应商与行业合作（如：ansys.com, siemens.com, dnv.com）
- 新兴应用：海事、离岸能源和环境建模
- 基于云的模拟平台和SaaS趋势
- 监管标准与行业倡议（如：asme.org, ieee.org）
- 区域市场动态：北美、欧洲、亚太
- 挑战：计算需求、数据安全和人才短缺
- 未来展望：创新路线图和战略建议
- 来源与参考
执行摘要 & 主要发现
流体动力模拟软件行业在2025年正经历快速创新，推动因素包括高性能计算、基于云的工作流程和水上、离岸及能源行业工程挑战日益复杂。流体动力模拟工具对于建模流体-结构相互作用、船舶动态、离岸平台稳定性和环境影响评估至关重要。该市场的特点是既有成熟的工程软件提供商，又有利用人工智能和先进数值方法的新兴参与者。
行业内的主要领导者如ANSYS公司、DNV及西门子公司持续扩展其流体动力模拟产品组合。ANSYS公司集成了多物理场求解器和基于云的模拟管理，允许用户以更高的精度和效率建模复杂的海洋和离岸系统。DNV提供专业软件如Sesam，用于结构和流体动力分析，广泛应用于离岸风电、石油和天然气及海事行业。西门子公司则提供Simcenter STAR-CCM+，这是一个全面的计算流体动力学（CFD）平台，具有强大的流体动力建模能力，支持数字双胞胎计划和设计优化。
近年来，对能够处理更大、更详细模型并且与实时传感器数据集成的模拟工具的需求激增。云原生模拟环境的采用使得协作工作流程成为可能，并降低了小型工程公司的硬件门槛。开源倡议和互操作性标准也获得了越来越多的关注，OpenFOAM基金会等组织支持CFD和流体动力模块的社区驱动发展。
对于2025年及近期未来的主要发现包括：
- 对人工智能驱动的自动化和优化的持续投资，减少流体动力模拟的手动设置和后处理时间。
- 基于云的模拟服务的扩展，使更广泛的用户群体能够获得高保真模拟的机会。
- 数字双胞胎技术的集成，使海洋和离岸资产实现实时监控和预测性维护。
- 对可持续性的日益重视，模拟工具越来越被用于优化船舶效率、降低排放以及评估环境影响。
- 软件供应商与行业机构之间的合作，以建立互操作性标准并确保模型验证符合实验和运营数据。
展望未来，流体动力模拟软件市场预计将实现强劲增长，这一趋势得益于海事和能源领域的数字化转型，对更环保操作的监管压力，以及模拟技术的持续演变。
市场规模、增长率及2025–2030年预测
流体动力模拟软件市场正在经历强劲增长，因为海事、离岸能源、汽车和土木工程等行业越来越依赖先进的建模工具以优化流体动力学、船舶设计和环境影响评估。到2025年，全球流体动力模拟软件市场规模预计将达到低个位数十亿美元（美元），年均复合增长率（CAGR）预计在8%至12%之间，这主要受到数字化转型倡议和模拟与更广泛工程工作流程的整合推动。
该行业的主要参与者包括ANSYS公司，作为工程模拟的领军者，其Fluent和CFX求解器广泛用于计算流体动力学（CFD）和流体动力分析。达索系统公司提供的SIMULIA XFlow和Abaqus日益被应用于海洋和离岸领域。西门子公司通过其数字工业软件部门提供STAR-CCM+，目标是服务工业和学术用户的多物理场和流体动力模拟。CD-adapco（现在是西门子的一部分）和Autodesk, Inc.（提供CFD和模拟工具）也在竞争格局中作出贡献。
市场的扩展受到几个趋势的推动。首先，海事和离岸行业面临更严格的环境法规的压力，例如国际海事组织的脱碳目标，促使船舶制造商和运营商投资于用于优化船体和减少排放的模拟工具。其次，离岸风电和可再生能源项目的兴起增加了对流体动力建模的需求，以评估涡轮基础、系泊系统和波-结构相互作用。第三，人工智能和云计算的整合使得模拟更易于获得和可扩展，能够更快地进行设计迭代和协作工作流程。
展望2030年，市场预计将受益于工程领域的持续数字化、数字双胞胎的普及和在新兴经济体中采用以模拟驱动的设计。亚太地区尤其是中国、韩国和日本预计将出现超过平均水平的增长，原因在于船舶制造和基础设施项目在扩大。与此同时，欧洲和北美的成熟市场则将关注于高价值应用，如自主船舶和先进的离岸平台。
总体而言，流体动力模拟软件开发将实现持续增长，通过求解器算法、用户界面和基于云的部署的创新，塑造竞争格局，并促进 across不同行业的更广泛采用。
核心技术：CFD、AI集成与实时模拟
2025年的流体动力模拟软件开发以核心技术的快速进展为特征，特别是在计算流体动力学（CFD）、人工智能（AI）集成和实时模拟能力方面。这些创新正在重塑海事、离岸能源和汽车等行业的设计、优化和运营决策方式。
CFD仍然是流体动力模拟的基础，领先的软件提供商不断提升求解器的准确性、可扩展性和用户可访问度。ANSYS和西门子（通过其Simcenter STAR-CCM+套件）处于前沿，利用高性能计算（HPC）和基于云的工作流程，支持更大更复杂的模拟。在2025年，这些平台越来越多地采用GPU加速和并行计算，从而减少模拟时间并支持更多迭代设计周期。开源替代品，如OpenFOAM基金会，在学术和研究环境中继续获得关注，尤其是由于其灵活性和成本效益。
AI集成是一个显著趋势，机器学习模型被嵌入到模拟工作流程中，以加速收敛、自动生成网格和预测流动行为。像达索系统公司（利用其SIMULIA产品组合）这样的公司正在投资混合方法，将基于物理的求解器与数据驱动的替代模型结合，以实现更快的优化和不确定性量化。在2025年，基于AI的数字双胞胎变得越来越普遍，实现了对海洋运输和离岸风电等领域的流体动力系统的实时监测和预测性维护。
实时模拟是另一个重大进展领域。对交互式设计和虚拟原型开发的需求推动供应商开发减少阶数模型（ROM）和先进的可视化工具。Autodesk和Altair因在其模拟环境中集成实时反馈而闻名，支持快速情景分析和协作工程。这一能力对自主船舶开发和操作培训特别重要，因为对变化条件立即做出反应至关重要。
展望未来，CFD、AI和实时模拟的整合预计将进一步普及流体动力分析，使更广泛的用户群体能够访问先进工具。未来几年，平台之间的互操作性将增加，云原生解决方案的使用将更多，且与物联网（IoT）数据流的深度集成将推动跨行业更智能、更具适应性的流体动力系统的形成。
领先供应商与行业合作（如：ansys.com, siemens.com, dnv.com）
2025年的流体动力模拟软件行业呈现出成熟的工程软件巨头与新兴科技公司及战略行业合作之间的动态互动。市场由少数全球供应商主导，其平台在海事、离岸、能源和汽车行业广泛应用于流体动力、船舶性能和环境交互的模拟。
ANSYS公司仍然是一个主导力量，其ANSYS Fluent和CFX解决方案提供了先进的计算流体动力学（CFD）能力。这些工具对于模拟复杂的流体动力现象，如湍流、多相流和自由表面相互作用至关重要。在2024–2025年，ANSYS公司继续扩大其基于云的模拟产品，使得大型流体动力项目能够实现协作工作流程和高性能计算（HPC）可扩展性。
西门子数字工业软件是另一个关键参与者，其Simcenter STAR-CCM+平台在海事和离岸流体动力学中被广泛使用。西门子公司已投资于将人工智能（AI）和机器学习（ML）集成到其模拟套件中，旨在加速设计优化和自动化参数研究。该公司与船舶制造商和分类社的持续合作推动了船舶性能监测和预测性维护的数字双胞胎解决方案的发展。
DNV，一家全球保证与风险管理公司，继续推进其Sesam和Aquaplus软件，以满足海事和离岸领域的流体动力与结构分析需求。DNV积极与造船厂、离岸运营商和学术机构合作，提高面向下一代浮动结构的模拟精度，包括风力涡轮机和自主船舶。
其他知名供应商包括CD-adapco（现为西门子的一部分）、Autodesk, Inc.（提供CFD和Fusion 360模拟模块）以及海克斯康公司（提供MSC Software和Adams用于耦合流体-结构交互）。这些公司越来越重视互操作性、云部署和开放标准，以促进跨学科的合作。
行业合作正在加强，软件供应商、造船厂和研究机构之间的合资企业推动了创新。例如，正在出现合作伙伴关系，以开发脱碳的模拟框架，如优化船体形状以减少阻力和集成替代推进系统。对于2025年及以后的展望指向AI、实时模拟和数字双胞胎技术的更深层集成，并扩展对监管合规和可持续发展倡议的支持。
新兴应用：海事、离岸能源和环境建模
流体动力模拟软件在2025年正经历快速演变，驱动因素包括海事、离岸能源和环境领域不断扩大的需求。随着行业追求数字化、脱碳和运营效率，高保真的复杂流体动力学建模需求在加剧。在海事领域，造船商和运营商越来越依赖先进的模拟工具来优化船体设计、降低燃料消耗，并遵守严格的排放法规。领先的软件提供商如DNV和ANSYS正在借助改进的湍流模型、实时模拟功能和与数字双胞胎框架的集成来增强其平台，支持船舶的持续性能监测和预测性维护。
离岸能源，尤其是风能及石油和天然气领域，是流体动力软件创新的另一个主要驱动因素。浮动风力涡轮机和深水平台的普及要求精确建模波-结构相互作用、系泊动态及耦合环境负载。像西门子和达索系统公司正在投资于基于云的模拟环境和AI辅助的设计优化，使工程师能够在现实海洋条件下快速迭代和验证新概念。将实时传感器数据与模拟模型集成的趋势也在上升，支持离岸资产的适应性控制策略和风险评估。
环境建模日益成为一个关键的应用领域，尤其是在气候韧性和监管合规方面。流体动力模拟软件被用于预测污染物的扩散、评估海岸侵蚀及模拟极端天气事件的影响。像DHI这样的组织正在扩展其软件套件，以包括水质、沉积物输送和生态响应模块，支持政府机构和咨询公司进行环境影响评估和灾害准备规划。
展望未来，预计未来几年将看到流体动力模拟与机器学习、高性能计算和物联网（IoT）驱动的数据流的进一步融合。开源倡议和互操作性标准也在获得动力，促进学术界、行业和监管机构之间的合作。随着模拟软件变得更加可获取和强大，其在支持可持续海洋操作、韧性离岸基础设施和主动环境管理中的作用只会增加。
基于云的模拟平台和SaaS趋势
流体动力模拟软件行业在2025年经历着重大转型，驱动因素是基于云的平台和软件即服务（SaaS）模型的快速采用。传统上，流体动力模拟—对海事工程、离岸能源和环境建模等行业至关重要—依赖于高性能的本地计算基础设施。然而，随着模拟复杂性的增加、协作工作流程的需求和对可扩展资源的需要，向云原生解决方案的转变正在加速。
领先的软件开发商处于这一转型的前沿。ANSYS公司，作为工程模拟的全球领导者，继续扩大其基于云的产品，允许用户按需进行计算流体动力学（CFD）和流体动力分析，提供灵活的许可和与现有工作流程的无缝集成。同样，达索系统公司也增强了其SIMULIA产品组合，具备基于云的能力，允许实时协作并无须进行本地硬件投资即可访问高性能计算资源。
以DNV为代表的专业供应商—以其海事和离岸模拟工具而闻名—同样正在采用SaaS模型。DNV的云启用解决方案便于对先进的流体动力建模进行远程访问，支持全球团队并简化监管合规流程。同时，西门子公司正在将其Simcenter套件与云基础设施集成，为海事和能源领域的客户提供可扩展的模拟环境。
基于云的流体动力模拟平台的采用受到对数字双胞胎和实时数据集成日益增长的需求的进一步推动。这些平台能够根据来自船舶或离岸资产的传感器数据持续更新模型，从而改善预测性维护和运营效率。SaaS方法还降低了小型组织的进入门槛，普及了对先进模拟工具的访问，并推动了整个行业的创新。
展望未来，预计未来几年主要软件供应商之间的竞争将加剧，旨在提供更用户友好、互操作性更强和安全的基于云的流体动力模拟环境。重点将放在AI驱动的自动化、增强的可视化以及与物联网（IoT）数据流的集成上。随着监管要求和可持续发展目标的演变，基于云的模拟平台将在支持海事和离岸行业的数字化转型和脱碳倡议中发挥重要作用。
监管标准与行业倡议（如：asme.org, ieee.org）
2025年，围绕流体动力模拟软件开发的监管环境和行业倡议正在迅速演变，驱动因素是对海事工程、离岸能源和先进制造等领域的准确性、互操作性和安全性要求日益增强。监管机构和行业组织在制定规范方面发挥了关键作用，这些规范规范了这些模拟工具的开发和应用。
美国机械工程师学会（ASME）仍然是建立计算建模和模拟（包括流体动力学）指南的重要力量。ASME的V&V（验证与确认）标准，例如V&V 20和V&V 40，正在更新以应对多物理场模拟的日益复杂性及机器学习算法与流体动力模型的整合。这些标准逐渐被软件开发者引用，以确保其产品达到严格的质量和可靠性基准，尤其在造船和离岸平台设计等安全关键应用中。
类似地，电气和电子工程师协会（IEEE）正在扩展与模拟软件相关的标准，其重点是数据互操作性、模型交换和数字双胞胎集成。IEEE在2025年的持续举措包括开发新的模拟数据格式协议和软件工具合规认证，以适应新兴的数字工程工作流程。这些努力特别重要，因为流体动力模拟越来越与海事和能源产业的实时监测及控制系统相结合。
行业联盟和合作倡议也在获得势头。海军建筑师和海洋工程师协会（SNAME）和DNV（Det Norske Veritas）等组织积极参与制定流体动力模拟软件的最佳实践和认证方案。例如，DNV正在更新其关于验证用于离岸和海事应用的数值模型的推荐做法，以反映计算流体动力学（CFD）和高性能计算的最新进展。
展望未来，预计未来几年各地区和行业的标准将愈加趋同，并将推出软件开发人员和用户的认证程序。这可能会增强对模拟结果的信任，促进监管批准，并加速在自主船舶和离岸可再生能源系统等新兴领域中采用先进的流体动力建模。
区域市场动态：北美、欧洲、亚太
2025年，流体动力模拟软件开发的区域市场动态受到北美、欧洲和亚太地区各自技术优先级、监管环境和工业需求的影响。各地区都在积极活动，主要软件供应商和研究机构通过创新来满足海事、离岸能源、汽车和环境工程等行业不断演变的需求。
北美在流体动力模拟软件方面仍然是全球领导者，受到其先进的海洋、离岸石油和天然气以及防御产业的推动。主要参与者如ANSYS公司和Autodesk, Inc. continue在不断扩充其模拟产品，并整合人工智能驱动的求解器和基于云的协作工具。美国海军和离岸风电开发商日益依赖高保真的流体动力建模以进行船舶设计、水下机器人和浮动风力平台的设计。该区域还有强大的高校与工业间的合作关系，MIT和斯坦福等机构与软件供应商合作以推动多物理场模拟的边界。
欧洲则以对可持续性和监管合规的强烈关注为特点，尤其是在海事和可再生能源领域。像DNV（挪威）和西门子公司（德国）等公司处于前沿，为船舶设计、离岸风电和环境影响评估提供尖端的流体动力模拟工具。欧盟的绿色协议和“适合55”的倡议正在加速对能够优化船舶效率和降低排放的模拟软件的需求。合作研发项目，通常由欧盟资助，正在促进数字双胞胎和实时模拟能力的整合，越来越多关注开放源代码框架和互操作性。
亚太正经历快速增长，驱动力包括船舶制造、离岸基础设施和沿海管理项目的扩展。日本和韩国有主要的造船厂和工程公司，正在投资下一代模拟平台以保持全球竞争力。三菱重工和现代重工是显著的采用者，利用流体动力软件进行船舶优化和离岸结构设计。在中国，政府支持的倡议正在推动本土模拟工具的开发，重点是大规模基础设施和环境韧性。该地区的市场还标志着学术界与工业之间的合作关系日益增强，旨在应对飓风韧性和沿海城市化等独特挑战。
展望未来，预计三个地区将在基于云的模拟、AI集成和实时数字双胞胎方面继续投资。但是，监管优先级、工业重点和研发资金的区域差异将继续影响流体动力模拟软件开发的速度和方向，直到本世纪末。
挑战：计算需求、数据安全和人才短缺
在2025年，流体动力模拟软件的开发面临着一个复杂的挑战局面，特别是在计算需求、数据安全和人才短缺方面。随着模拟的保真度和规模的增加，对高性能计算（HPC）基础设施的需求也随之上升。像ANSYS公司和达索系统公司这样的领先软件供应商已通过将基于云的HPC解决方案和GPU加速集成到其平台中作出回应，但因离岸能源、船舶设计和环境建模应用所推动的模型复杂性的指数增长，继续推动着可用硬件的极限。例如，海洋操作中的湍流多相流或实时数字双胞胎的模拟现在通常需要千万亿次计算资源，而这些资源并不对所有用户或组织普遍可用。
数据安全是另一个紧迫的问题，尤其是当流体动力模拟日益依赖基于云的协作与存储时。敏感的知识产权，例如专有船体设计或离岸基础设施布局，必须防范网络威胁。像西门子公司和Autodesk, Inc.在其模拟生态系统中实施了先进的加密和访问控制机制，但网络风险的快速演变意味着持续投资于安全协议是必不可少的。尤其是在国防和关键基础设施项目中，监管合规性增加了复杂性，要求有稳健的审计跟踪和数据本地化保障。
该行业还面临人才短缺的持久问题。流体动力模拟的开发需要在计算流体动力学（CFD）、软件工程和海洋或离岸工程领域的专业知识交汇处的专业知识。尽管DNV和西门子公司等行业领导者努力与大学合作并提供培训项目，合格专业人才的供给未能跟上需求。特别是在以AI驱动的模拟优化和实时数字双胞胎集成等新兴领域，这一人才缺口尤为明显。
展望未来，预计行业将大量投资于自动化、用户友好的界面和AI辅助模型生成，以减轻人才短缺的影响。同时，继续推进的云计算和边缘处理的进展可能有助于普及高端模拟能力。然而，流体动力模拟软件开发在接下来的十年中仍将面临严峻的网络安全需求和熟练劳动力的短缺等核心挑战。
未来展望：创新路线图和战略建议
流体动力模拟软件行业在2025年及未来几年面临重大变革，驱动因素是计算能力的发展、云集成以及对高保真建模需求的增长，在海事、离岸能源和环境工程等行业中为数字化进程加速。随着数字化的加速，领先的软件开发商正在优先考虑强调自动化、互操作性和实时分析的创新路线图。
一个关键趋势是人工智能（AI）和机器学习（ML）算法的集成，以提高模拟的准确性并减少计算时间。主要参与者如ANSYS公司和达索系统公司正在投资于AI驱动的求解器和自适应网格技术，使用户能够以更少的手动干预优化复杂的流体动力模型。这些进展预计将降低对于非专家用户的门槛，扩大模拟工具在早期设计和决策中应用的潜力。
基于云的模拟平台也在获得关注，提供可扩展的资源和协作环境。西门子数字工业软件和Autodesk, Inc.正在积极开发云原生解决方案，这些解决方案便于远程访问、版本控制，并与物联网（IoT）数据流集成。这一转变预计将加速多学科工作流程，特别是在造船和离岸风电项目中，实时数据同化和场景测试至关重要。
互操作性仍然是战略重点，行业领导者正在努力实现开放标准和流体动力求解器与更广泛工程生态系统之间的无缝数据交换。DNV与海军建筑师和海洋工程师协会（SNAME）等组织的倡议正在推动有关标准化数据格式和验证基准的合作，这对于符合法规和数字双胞胎开发至关重要。
展望未来，该行业预计将看到对高性能计算（HPC）和GPU加速的更大采用，从而实现对高度复杂的多物理场场景的实时或接近实时模拟。针对软件开发商的战略建议包括优先考虑以用户为中心的界面，扩大对开放API的支持，并投资于与硬件供应商的合作，以优化性能。此外，产品开发与新兴可持续性要求（如脱碳和气候韧性建模）保持一致将对保持相关性和捕捉新的市场机会至关重要。
来源与参考
