模拟软件 Simcenter Culgi

编程建模参数选择

概述
Simcenter Culgi 是一套多尺度计算化学仿真软件，旨在在数字平台上设计并优化材料与配方的化学与物理特性，覆盖从分子层到宏观工艺的整个生命周期。它可用于药物配方、化妆品与个人护理材料、特种化学品、储能聚合物膜、油气化学应用、汽车零部件材料以及复合材料和粘合剂等领域。

主要能力

• 多尺度建模：涵盖量子化学、分子动力学、粗粒度、介观模型与连续体尺度的工具链。
• 量子化学模块：支持高精度的量子计算以预测分子结构、反应性与电子性质，包含常用量子包（示例：NWChem）。
• 分子动力学（MD）：提供完整 MD 工具与可定制工作流，用于从原子尺度模拟材料動力学與性能。
• 粗粒度模拟：内置自动粗粒化与参数化方法，快速构建粗粒度模型以大规模筛选复杂配方。
• 介观/相场建模：用于相分离、相态演化与复杂形态的模拟，支持混合物与微结构预测。
• 配方建模与仿真：专注于混合物、溶剂与助剂的相互作用预测，支持配方筛选、稳定性和工艺可行性评估。
• 聚合物支持：从链级到形态学建模，预测结晶、相分离和力学性能，支持聚合物配方设计与筛选。
• 自动化与脚本：支持脚本化工作流（例如 Python 集成），实现自动化参数化、批量计算和高通量筛选。
• 高性能计算与规模化：支持在 HPC 环境中运行以加速大规模、长时间尺度的仿真。
• 信息学与数据分析：结合计算库与分析工具，用于从原子到宏观的参数传递与性质预测。

典型应用场景

• 药物行业：预测药物配方之间相互作用以优化生产与安全性。
• 化妆品与个人护理：筛选表面活性剂、溶剂与配方以提高稳定性与性能。
• 绿色化学：筛选更可持续的溶剂与工艺化学品以降低碳足迹。
• 储能材料：为电池与燃料电池设计耐用的聚合物膜与界面材料。
• 石油与油藏化学：设计并优化采油化学品（如化学驱、破乳剂等）。
• 汽车与航空材料：设计高强度、轻质或耐高温的复合材料与粘合剂。

新增与加速功能（示例版本亮点）

• 自动化粗粒度蛋白质参数化以加速蛋白质相关配方建模。
• 加快蛋白质配方与混合物的开发与筛选流程。
• 智能平衡检测与运行时间优化以提高仿真效率。

集成与工作流

• 多尺度工作流：参数可从量子级别向下传递到分子与粗粒度模型，支持端到端仿真链路。
• 可扩展接口：用于自定义模型、导入/导出力场与与外部计算包集成。
• 脚本与自动化：支持基于脚本的批处理与高通量虚拟筛选。

典型输出与可预测性质

• 物理性质：粘度、溶解度、相行为、相分离与相图预测。
• 化学性质：反应性、界面相互作用、配方稳定性与相容性。
• 性能指标：力学强度、膜耐久性、热稳定性等宏观性能预测。

caractéristiques / spécifications techniques

• 产品类型：软件（On‑premises，本地部署）
• 跨尺度能力：量子 → 分子动力学 → 粗粒度 → 介观（相场）→ 连续体
• 主要模块：量子化学模块、分子动力学、粗粒化映射与参数化、介观/相场建模、配方管理工具
• 自动化：自动分段/自动参数化与脚本化（支持 Python）
• 仿真支持：反应和带电系统建模、高性能计算支持
• 典型应用领域：药物、化妆品与个人护理、储能、电力、石油天然气、汽车、复合材料
• 厂商：Siemens
• 适用对象：材料科学家、配方工程师、工艺开发与研发团队