并行版SIMS是一种高性能数值仿真软件自动生成平台是基于大多数自然科学工作者所熟悉的数值仿真技术―-有限元方法和有限体积法建立起来的。 它针对描述自然界各种现象的本质的物理模型(即微分方程),选择高效率数值计算的方法,由计算机自动产生包括并行程序在内的高性能数值仿真软件。 用户把采用有限元语言书写好的文件通过网络传送到安装了SIMS软件平台的服务器,由该平台生成全部高性能数值仿真软件,输送到任何一台并行机上自动进行编译和运行,直至获得用户所需结果。该平台的使用都可通过互联网方式进行。到目前为止,该平台是世界上唯一的可通过互联网使用的通用数值仿真软件。其运行模式如下图所示:
 从软件方法的角度看,该平台采用了三项自主创新软件技术:生成器技术,组件化技术和公式库技术。 ▲生成器技术: 有限元方法与有限差分法(有限体积法)一样,是一种广泛应用于科学与工程计算的重要方法。 SIMS (Parallel Finite Element Program Generator)主要是用有限元方法求解数学物理问题的系统集成, 是一个能自动生成有限元程序的生成器。根据给定物理模型(按有限元方法的要求写出弱解形式的偏微分方程和边界条件),用一种与文本文件类似的语言写出所规定格式的文件,就能借助于此生成器自动生成Fortran源程序并求解。因此对于前沿科学研究,它是一个很有用的工具。 它也是一个适用于软件开发的不断发展的开放型平台。针对不同的学科领域,或问题类型,吸纳特定的算法到系统中,在此基础上就可根据特定要求开发出各类应用软件。从这个意义上来说,该系统就好象是电脑的‘硬件’,而适合各种类型问题的算法就是‘软件’。 SIMS——科研和软件产品开发的平台
它面向微分方程而非限定在某特定学科的高端本质使它具有以下一些特点 * 开发有限元程序的开放平台,
* 擅长前沿科学中含新的模型、新的控制方程或新的本构关系方程的求解
* 适用于不同领域和学科;尤其适合求解多学科, 多物理场耦合问题
* 方便吸纳各种新的算法
* 编程工作量比常规减少一个数量级. 文件直观易读
* 有利于造就具有自主知识产权的应用软件
根据它的这些特点,决定了它的用户群主要是两类人员:一类是从事前沿科学研究的专家。应用SIMS,专业研究人员不再受编程过程的羁绊,可以更加集中精力考虑物理模型的构建及求解思路。另一类是从事CAE软件开发人员。相对于目前大量从国外进口的商业软件,利用此平台进行二次开发,由于不受物理领域的限制,可快捷开发出针对各种特殊应用的专用软件。给用户提供了更宽广的空间去应对各类复杂问题,包括多场耦合问题和新的物理模型。
▲组件化技术:又称构件化或中间件技术。近十年许多知名大公司,如IBM、微软等大力倡导此项技术,依此提高软件的再用率,目前已为中国的一些大的软件公司接受和采用。SIMS并不是如常规软件那样针对某一学科的问题开发出来的,而是采用了组件化技术。恰如计算机硬件可以组装,软件元件化也已在软件开发领域普遍接受。此平台更丰富的内容,它主要包括:程序元件化的设计及拼装;用特殊模型语言写成文件(如PDE文件, GCN文件等),这些文件用特殊的语言分别描述了需要求解的偏微分方程表达式和计算流程,由系统自动生成源程序等。
▲公式库技术:把许多常用公式放入库中,由有限元语言直接调用,从而大量减少了公式的重复书写。其中系统提供各种类型公式库(其中包括算法库,形函数库,积分方法库,微分算子库, PDE,GCN文件库,算例库等);可与已有程序段嵌接。
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