Linux下SPHinXsys源码编译安装及使用

目录

软件介绍

基本依赖

一、源码下载

二、安装依赖库

1、BLAS

2、LAPACK

3、oneTBB

4、googletest

5、Boost

6、Simbody

7、pybind11

8、Eigen3

三、解压缩

四、编译安装

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软件介绍

        SPHinXsys是胡湘渝博士团队采用C/C++开发的一个开源无网格、多分辨率、多物理场、光滑粒子动力学SPH库。软件基于平滑粒子流体动力学（SPH），一种使用粒子离散化和AI感知的无网格计算方法对耦合工业动态系统进行建模和优化，包括流体、固体、多体动力学、化学反应、扩散等优化算法。所有公式都基于统一的SPH框架，因此所有的物理过程都实现了强耦合，且可以同时进行模拟和优化过程。

基本依赖

1、编译工具

        ① GNU（gcc 11.2.0）

        ② Cmake、Make编译工具

2、第三方库

       ① BLAS（版本：OpenBLAS 0.3.10）

       ② Lapack（版本：3.8.0）

       ③ oneTBB（版本：2022.1.0）

       ④ googletest（版本：1.17.0）

       ⑤ Boost（版本：1.88.0）

       ⑥ Simbody（版本：3.7.0）

       ⑦ pybind11（版本：2.13.6）

       ⑧  Eigen3（版本：3.4.0）

一、源码下载

        软件完全开源，最新版本为V1.2，可以通过下面的链接进行源码访问。

GitHub - Xiangyu-Hu/SPHinXsys: SPHinXsys provides C++ APIs for engineering simulation and optimization. It aims at complex systems driven by fluid, structure, multi-body dynamics and beyond. The multi-physics library is based on a unique and unified computational framework by which strong coupling has been achieved for all involved physics.https://github.com/Xiangyu-Hu/SPHinXsys        相关资料及软件进展可访问官网↓

SPHinXsys: an open-source SPH multi-physics libraryhttps://www.sphinxsys.org/        ①可在终端通过git获取源码：

git clone https://github.com/Xiangyu-Hu/SPHinXsys SPHinXsys

        ②也可在github网站获取源码：

二、安装依赖库

        为方便第三方库管理和链接，可以单独创建一个文件夹ThirdParty用于安装依赖库，例如其路径为：/home/user/software/ThirdParty

1、BLAS

        下载openBLAS源码↓

https://github.com/xianyi/OpenBLAShttps://github.com/xianyi/OpenBLAS

        安装流程可参考：

linux平台OpenBLAS编译和安装简介_linux openblas-优快云博客https://blog.youkuaiyun.com/xzzppp/article/details/69633789        安装完毕，如下所示。

2、LAPACK

        下载LAPACK源码↓

http://www.netlib.org/lapack/lapack-3.8.0.tar.gzhttp://www.netlib.org/lapack/lapack-3.8.0.tar.gz

        按照下面顺序依次执行命令： 

wget http://www.netlib.org/lapack/lapack-3.8.0.tar.gz

tar -zxvf lapack-3.8.0.tar.gz

cd lapack-3.8.0

mkdir build

cd build

cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/user/software/ThirdParty/lapack-3.8.0 ..

make

make install

         安装完毕，如下所示。

3、oneTBB

        下载oneTBB源码↓

https://github.com/uxlfoundation/oneTBBhttps://github.com/uxlfoundation/oneTBB

         按照下面顺序依次执行命令： 

wget https://github.com/uxlfoundation/oneTBB/archive/refs/tags/v2022.1.0.tar.gz

tar -zxvf v2022.1.0.tar.gz

cd v2022.1.0

cmake --build . --config Release

cmake --install /home/user/software/ThirdParty/oneTBB-2022.1.0 

        安装完成，如下所示。

4、googletest

        下载googletest源码↓

Release 1.17.0 · google/googletest · GitHubhttps://github.com/google/googletest/releases/tag/v1.17.0

           按照下面顺序依次执行命令： （注意，这里需要再cmake的时候添加-DCMAKE_POSITION_INDEPENDENT_CODE=ON开启-fPIC，不然的话，在编译SPHinXsys时会报.rodata错）

git clone https://github.com/google/googletest?tab=readme-ov-file gooletest-1.17.0

cd gooletest-1.17.0

mkdir build

cd build

cmake -DCMAKE_POSITION_INDEPENDENT_CODE=ON -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/user/software/ThirdParty/googletest-1.17.0 ..

make

make install

         安装完成，如下所示。

5、Boost

        下载Boost源码↓

Boost 1.88.0https://www.boost.org/releases/1.88.0/

         按照下面顺序依次执行命令： 

tar -zxvf boost_1_88_0.tar.gz

cd boost_1_88_0

./bootstrap.sh --prefix=/home/user/software/ThirdParty/Boost-1.88.0

./b2 install

        安装完成，如下所示。

6、Simbody

       这里需要下载3.7版本的Simbody，3.8版本不兼容。

       下载Simbody源码↓

https://github.com/simbody/simbody/archive/refs/tags/Simbody-3.7.tar.gzhttps://github.com/simbody/simbody/archive/refs/tags/Simbody-3.7.tar.gz

         按照下面顺序依次执行命令： 

tar -zxvf simbody-Simbody-3.7.tar.gz

cd simbody-Simbody-3.7

mkdir build

cd build

cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/user/software/ThirdParty/Simbody-3.7 -DCMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE -DBUILD_SHARED_LIBS=ON ..

make

make install

        安装完成，如下所示。

7、pybind11

        下载pybind11源码↓

GitHub - pybind/pybind11: Seamless operability between C++11 and Pythonhttps://github.com/pybind/pybind11

        按照下面顺序依次执行命令：

git clone https://github.com/pybind/pybind11 pybind11

cd pybind11

mkdir build

cd build

cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/user/software/ThirdParty/pybind11-2.13.6 ..

make

make install

        安装完成，如下所示。

8、Eigen3

        下载Eigen3源码↓

Eigenhttps://eigen.tuxfamily.org/index.php?title=Main_Page

        按照下面顺序依次执行命令：

tar -zxvf eigen-3.4.0.tar.gz

cd eigen-3.4.0

mkdir build

cd build

cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/user/software/ThirdParty/eigen-3.4.0 ..

make install

        安装完成，如下所示。

三、解压缩

           如果是通过第二种方式下载的软件压缩包，可以通过下面命令解压缩：

unzip SPHinXsys-master.zip

四、编译安装

        1、配置环境变量

        安装好所有的依赖库之后，需要创建一个环境变量文件，方便后续编译。这里我们创建一个env.sh文件，主要用于配置所有依赖库的安装路径。内容如下：

#!/bin/bash

export TBB_DIR=/home/user/software/ThirdParty/oneTBB-2022.1.0/usr/local
export GTest_DIR=/home/user/software/ThirdParty/googletest-1.17.0
export Boost_DIR=/home/user/software/ThirdParty/boost-1.88.0
export Simbody_DIR=/home/user/software/ThirdParty/simbody-3.7.0
export pybind11_DIR=/home/user/software/ThirdParty/pybind11-2.13.6
export Eigen3_DIR=/home/user/software/ThirdParty/eigen-3.4.0
export BLAS_DIR=/home/user/software/ThirdParty/openblas-0.3.10
export LAPACK_DIR=/home/user/software/ThirdParty/lapack-3.8.0

        写好env.sh之后，使用source命令进行配置。

source env.sh

        2、编译

        使用下面命令进行build：

cd sphinxsys

cmake -G "Unix Makefiles" -DCMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE -S. -B ./build

        3、安装

cmake --build ./build

        4、测试

        安装完成后，会在build文件夹下生成tests文件夹，里面包含已经编译好的官方的算例。如下所示：

        我们使用3d溃坝流进行测试，按照下面的顺序执行：

cd tests

cd 3d_examples

cd test_3d_dambreak_elastic_plate_shell

cd bin

./test_3d_dambreak_elastic_plate_shell

        5、后处理

        计算完成后，会在当前路径下生成三个文件夹：output、reload、restart。其中output用于存储计算结果文件。

        使用Paraview进行结果后处理。

SPHinXsys-3D溃坝流（薄板）