汉斯·约阿希姆·本加茨;弗洛里安·林德纳;伯恩哈德·盖茨哈默尔;米丽亚姆·梅尔;克劳迪斯·谢夫勒;亚历山大·舒卡耶夫;本杰明·尤克曼 preCICE–一个用于多物理表面耦合的完全并行库。 （英语） 兹比尔1390.76004 计算。流体 141250-258（2016）. 摘要：在新兴的多物理模拟领域中，我们经常面临在物理场之间建立新连接、为现有模型添加其他方面或为其中一个涉及的物理场交换解算器的挑战。在这种情况下，如果需要对耦合仿真环境进行快速原型制作，则使用每个物理场的现有代码进行分区设置是最佳选择。由于精确的模型还需要精确的数值计算，因此多物理模拟通常使用非常高的网格分辨率，因此可以在大规模并行计算机上运行。在这里，我们面临着将灵活性与并行可扩展性和硬件效率相结合的挑战。在本文中，我们介绍了耦合工具preCICE，它提供了使用现有的可能是黑盒解算器快速开发多物理环境所需的完整耦合功能。因此，我们将自己限制在双向表面耦合上，这种耦合太昂贵，无法通过文件通信实现，但与体积耦合相比，它仍然是相关解算器之间分布式内存并行的候选对象。本文概述了preCICE中实现的数字功能以及用户界面，即应用程序编程界面和配置选项。我们的数值示例以及在耦合仿真中与preCICE一起使用的不同开源和商业代码列表显示了以preCICE为耦合单元的耦合仿真的高度灵活性、正确性、高性能和并行可扩展性。 引用于23文件 MSC公司： 76-04 流体力学相关问题的软件、源代码等 65日元 数值算法的封装方法 2005年5月 并行数值计算 关键词：分区多物理;强耦合;非匹配网格;代码间通信;拟牛顿;径向基函数;高性能计算 软件：MCT公司;安德森;戴德梁行;github;CalculiX公司;预CICE;METIS公司;阿利亚;COMSOL公司;MpCCI公司;开放式泡沫 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{H.-J.Bungartz}等人，计算。液体141，250--258（2016；Zbl 1390.76004） 全文： 内政部 参考文献： [1] 弗劳恩霍夫算法和科学计算研究所（SCAI），德国圣奥古斯丁，MpCCI 4.4.1-1文件。2015http://www.mpcci.de/fileadmin/mpcci/download/mpcci-4.4.1/doc/pdf/MpCCIdoc.pdf。 [2] ANSYS Inc.ANSYS流畅。http://www.ansys.com/Products/Simulation+Technology/Fluid+Dynamics/Fluid+Dynamics+Products/ANSYS+Fluent，上次访问时间：2015年10月6日。 [3] Bogaers，A。；科克，S。；雷迪，B。；Franz，T.，隐式黑盒FSI耦合的准Newton方法，计算方法应用机械工程，279，113-132，（2014）·Zbl 1423.74259号 [4] H.J.本加兹。；Klimach，H。；克虏伯，V。；林德纳，F。；梅尔，M。；Roller，S.，《大规模并行系统上的流体-声学相互作用》，（Mehl，M.；Bischoff，M；Schäfer，M，《计算工程的最新趋势——CE2014》，LNCSE，（2015），斯普林格-柏林-海德堡） [5] H.J.本加兹。；林德纳，F。；梅尔，M。；Uekermann，B.，并行多场仿真的即插即用耦合方法，计算力学，1-11，（2014） [6] COMSOL公司。网址：https://www.comsol.com/，上次访问时间：2015年10月6日。 [7] 大卫·布洛姆。用于泡沫扩展的流体-结构相互作用解算器。https://github.com/davidsblom/FOAM-FSI，上次访问时间：2015年10月6日。 [8] de Boer，A。；van Zuijlen，A。；Bijl，H.，非匹配网格耦合的保守和一致方法比较，计算方法应用机械工程，197，4284-4297，（2008）·Zbl 1194.74559号 [9] 德鲁特，J。；布鲁格曼，P。；Haelterman，R。；Vierendeels，J.，FSI应用中分区求解器耦合技术的稳定性，计算结构，86，2224-2234，（2008） [10] 德鲁特，J。；布鲁格曼，P。；Haelterman，R。；Vierendeels，J.，FSI应用中分区求解器耦合技术的稳定性，计算结构，86，2224-2234，（2008） [11] Dhondt G，Wittig K.Calculix-一个自由软件三维结构有限元程序。www.calculix.de，上次访问时间：2015年10月6日。 [12] 方，H.-R。；Saad，Y.，非线性加速度的两类多波束方法，数值线性代数应用，16，197-221，（2008）·Zbl 1224.65134号 [13] Farhat，C。；Rallu，A。；王凯。；Belytschko，T.，高度非线性可压缩流体-结构相互作用问题的稳健且可证明的二阶显式和隐式交错时间积分器，国际数值方法工程杂志，84，73-107，（2010）·兹比尔1202.74167 [14] Houzeaux MVG。Alya系统-大规模计算力学。https://www.bsc.es/computer applications/alya-system网站，上次访问时间：2015年10月6日。 [15] Gatzhammer，B.，流体-结构相互作用场景的高效灵活分区模拟，（2015年），Hut Munich博士 [16] Gatzhammer，B。；梅尔，M。；Neckel，T.，应用于流体-结构相互作用场景的分区多物理模拟耦合环境，《Procedia计算科学》，1681-689，（2012） [17] Hron，J。；Turek，S.，弹性物体和层流不可压缩流之间流体-结构相互作用的数值基准，（Bungartz，H.-J.；Schäfer，M.，流体-结构交互作用，第二部分，计算科学与工程讲义，第53卷，（2010），Springer-Verlag-Berlin/Heidelberg） [18] 铁，B。；Tuck，R.，《计算机迭代的aitken加速器版本》，《国际数值方法工程杂志》，1275-277，（1969）·Zbl 0256.65021号 [19] Karypis G.Metis-序列图划分和填充-约简矩阵排序。http://glaros.dtc.umn.edu/gkhome/metis/metis/overview，上次访问时间：2015年10月6日。 [20] Kataoka，S。；南美美。；卡瓦伊，H。；山田，T。；Yoshimura，S.，大型声-流-结构相互作用的并行迭代分区耦合分析系统，计算力学，531299-1310，（2014）·Zbl 1311.74040号 [21] 凯斯，D。；McInnes，L.C.公司。；伍德沃德，C.S。；格罗普，W。；Myra，E。；Pernice，M.，《多物理模拟：挑战与机遇》，高性能计算机应用，27，4-83，（2012） [22] Larson，J。；雅各布，R。；Ong，E.，模型耦合工具包：用于构建多物理并行耦合模型的新fortran90工具包，Int J High Perform Comput Appl，19277-292，（2005） [23] 林德纳，F。；梅尔，M。；Scheufele，K。；Uekermann，B.，《分区流体-结构相互作用的各种准Newton格式的比较》，第六届科学与工程耦合问题计算方法国际会议论文集，威尼斯，1-12，（2015） [24] Morel T、Duchaine F、Thévenin A、Piacentini A、Kirmse M、Qumerais E.Open-PALM耦合器；4.1.4版。用户指南和培训手册，法国图卢兹欧洲科学研究中心（CERFACS）。2013http://www.cerfacs.fr/globc/PALM_WEB/EN/DOCUMENTS/MANUAL/user_guide.pdf。 [25] OpenCFD有限公司（ESI集团）。OpenFOAM——开源CFD工具箱。http://www.openfoam.com网站/，上次访问时间：2015年10月6日。 [26] 滚筒，S。；伯恩斯多夫，J。；Klimach，H。；Hasert，M。；Harlacher，D。；Cakircali，M.，《基于线性化八叉树的适应性仿真框架》（Resch，M.；Wang，X.；Bez，W.；Focht，E.；Kobayashi，H.；Roller，S.，《矢量系统的高性能计算2011》（2012），斯普林格-柏林-海德堡出版社），93-105 [27] Shukaev A.一种用于preCICE的全并行进程间通信技术。2015年，德国慕尼黑理工大学硕士论文。 [28] Slattery，S。；威尔逊，P。；Pawlowski，R.，《数据传输工具包：基于几何交会的多物理数据传输工具》，核科学与工程数学与计算方法国际会议（M&C 2013），5-9，（2013） [29] Thévenin A.OASIS3-MCT和open PALM：2个开源代码耦合器。法国图卢兹，欧洲计算科学中心（CERFACS）演示文稿。2012http://www.projet-plume.org/files/oasis_palm_envol2012_janvier-2013_v2.pdf。 [30] Turek，S。；Hron，J.，弹性物体和层流不可压缩流之间流体-结构相互作用的数值基准建议，（Bungartz，H.-J.；Schäfer，M.，流体-结构交互作用，计算科学与工程讲义，第53卷，（2006），Springer Berlin Heidelberg），371-385·兹比尔1323.76049 [31] 韦克曼，B。；H.J.本加兹。；Gatzhammer，B。；Mehl，M.，流体-结构相互作用的并行黑盒耦合算法，第五届科学与工程耦合问题计算方法国际会议论文集。伊比沙岛，1-12，（2013） [32] van Brummelen，E.，《流体-结构相互作用中可压缩和不可压缩流动的附加质量效应》（2009） [33] 维伦德尔斯，J。；德鲁特，J。；Annerel，S。；Haelterman，R.，《分区FSI计算中的稳定性问题》，（Bungartz，H.-J.；Mehl，M.；Schäfer，M，《流体结构相互作用II，计算科学与工程讲义》，（2010年），施普林格-柏林-海德堡），第83-102页·Zbl 1211.76075号 [34] Vinh-Tan Nguyen，B.G.，《模拟可变形结构爆炸冲击的流体-结构相互作用分区方法》，国际冲击工程杂志，（2015） [35] Walker，H.F。；Ni，P.，Anderson定点迭代加速度，SIAM J Numer Anal，49，1715-1735，（2011）·Zbl 1254.65067号 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配，并且可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。