preCICE—多物理场耦合工具介绍

preCICE：开源多物理场耦合库及其在复杂问题模拟中的应用

原创

已于 2023-04-20 11:14:43 修改 · 2.3k 阅读

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#算法 #架构 #c++

于 2023-04-11 18:06:18 首次发布

preCICE是一个用于多物理场数值模拟耦合的开源库，支持大规模并行系统，适用于流体、结构等多场问题的联合求解。它提供灵活的API接口，便于与各种求解器集成，如OpenFOAM和刚体求解器，用于流固耦合等问题的仿真。preCICE采用分区求解策略，提高了计算效率，广泛应用于汽车、飞机等工程设计中。

preCICE是一个开源的多物理场数值模拟耦合库，可以用于多个求解器联合求解一个复杂的多场问题，支持在大规模并行系统上应用，具有良好的并行效率。并且可以对各种支持二次开发的求解器进行快速适配，在开发方面具有高度的灵活性。

多物理场耦合的概念

多物理场耦合是指在一个物理系统中，存在两个或更多的物理场（如流体、热传导、结构力学等）之间相互作用的情况。这些场的相互作用可以是单向的，也可以是相互影响的。通过多物理场耦合，在耦合交界面上完成位移、速度、压力、温度等耦合数据的迭代交互，按照耦合步长，逐步迭代推进，最终完成耦合仿真过程。这些物理场可以包括电磁场、重力场、热场、弹性场、化学反应场等。

多物理场应用背景介绍

多物理场耦合问题的背景主要来自于日益增加的仿真需求。在实际工程应用中，往往需要考虑多种因素的影响，例如在汽车、飞机、船舶等的设计中需要考虑气动力、流体动力学、材料学等多种物理场的影响。另一方面，现代制造业、先进材料制备、医学诊断与治疗等领域的高科技发展也对多物理场耦合问题提出了新的挑战。

因此，多物理场耦合问题研究具有非常广泛的应用领域，在现代科技发展中扮演着重要角色。