【应用介绍】FastCAE-PHengLEI流体仿真

1 风雷组件集成背景

1.1 风雷软件简介

风雷软件是中国空气动力研究与发展中心（CARDC）研发的面向流体工程的混合CFD平台。平台的建立遵循面向对象的设计理念，采用C++语言编程。自2010年开始，气动中心开始着力于工程化品牌CFD软件的开发；2020年7月，风雷软件面向“NNW项目”参研单位开源，行业内代码开源；2020年12月中旬，风雷软件正式面向全国用户开源发布，与其他开源CFD软件相比，风雷软件具有扩展能力强、开发难度低、计算效率高等特点。

风雷软件为了适应结构网格、非结构网格、混合网格、重叠网格等不同网格的计算，设计了具有良好通用性、可扩展性的体系结构和数据结构，实现了在同一个软件平台上，同时兼容结构求解器和非结构求解器。两种求解器可独立运行，也能耦合计算，即在流场中同时含有结构网格和非结构网格的情况下，在结构网格上调用结构求解器，在非结构网格上调用非结构求解器。特别地，风雷是目前全球唯一同时兼容结构/非结构的开源平台。

1.2 集成背景

但作为独立的求解器命令行程序，使用流程缺乏自动化支持，并且需要切换其它软件完成前后处理交互流程。为此，针对以上需求，FastCAE软件通过采用开源底座加组件集群和学科套件的集成开发模式，能够有效整合不同的CAE工具和流程，实现软件功能的高度自动化和一体化操作。风雷软件可以作为专业的CFD计算组件，被集成到FastCAE平台中。通过这种集成，风雷软件的用户将能够在界面中完成从前处理到求解再到后处理的全过程，大幅提升使用效率并降低操作复杂度。

2 风雷组件技术实现

2.1 分层架构

风雷求解器组件负责求解参数设置、配置文件写出以及调用风雷驱动exe程序三大关键环节，前后处理交互流程则通过下图中FastCAE提供的这些组件完成相应的功能。

风雷求解器组件按照软件架构MVC模式，将该组件主要分为三大模块，分别是PHengLEIWidget风雷界面模块、OperatorsPHengLEI操作器模块以及Model模块（包含FITKPHengLEIData数据结构、FITKPHengLEIParaWriter写参数文件IO模块和FITKPHengLEIDriver风雷程序驱动模块）。

风雷组件依赖关系

三者中Model模块处于最底层，可以被PHengLEIWidget与OperatorsPHengLEI访问与修改，OperatorsPHengLEI可以直接访问PHengLEIWidget，而PHengLEIWidget则可以通过访问OperatorsPHengLEI的基类抽象接口实现对OperatorsPHengLEI的控制，这样就做到了三者之间的彼此独立，且能够相互访问。不仅增强了代码的可维护性和扩展性，还提高了开发效率和系统的灵活性。