Нектар++
 | |
| Первоначальный выпуск | 4 мая 2006 г |
|---|---|
| Стабильная версия | 5.6.0
/ 15 мая 2024 г |
| Написано в | С++ |
| Операционная система | Unix / Linux / OS X / Windows , |
| Тип | Метод спектральных элементов , Hp-FEM , Вычислительная гидродинамика , |
| Лицензия | МОЯ лицензия , |
| Веб-сайт | http://www.nektar.info |
Nektar++ — это платформа спектральных/hp-элементов, предназначенная для поддержки создания эффективных высокопроизводительных масштабируемых решателей для широкого спектра уравнений в частных производных (PDE). [ 1 ] [ 2 ] Код выпущен как открытый исходный код под лицензией MIT . Хотя в первую очередь он основан на прикладных исследованиях, он был разработан как платформа для поддержки разработки новых численных методов в области методов конечных элементов высокого порядка .
Nektar++ — это современный объектно-ориентированный код, написанный на C++ и активно разрабатываемый членами SherwinLab в Имперском колледже Лондона (Великобритания) и группой Кирби в Университете Юты (США).
Возможности
[ редактировать ]Nektar++ включает в себя следующие возможности:
- Одно-, двух- и трехмерные задачи; [ 1 ]
- Множественные и смешанные типы элементов, т.е. треугольники, четырехугольники, тетраэдры, призмы и шестигранники; [ 1 ]
- Иерархические и узловые базы расширения с переменным и неоднородным полиномиальным порядком между элементами;
- Непрерывный Галеркин , прерывистый Галёркин , [ 3 ] гибридизируемый разрывный Галеркин [ 4 ] [ 5 ] и реконструкция потока [ 6 ] операторы;
- Множественные реализации операторов конечных элементов для эффективного выполнения на широком спектре архитектур ЦП; [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
- Полный набор явных , неявных и неявно-явных (IMEX) схем интегрирования по времени; [ 10 ] [ 11 ]
- Предварительные обуславливатели, адаптированные к методам конечных элементов высокого порядка;
- Методы числовой стабилизации, такие как устранение помех [ 12 ] и спектральная исчезающая вязкость; [ 13 ] [ 14 ]
- Параллельное выполнение и масштабируемость до тысяч процессорных ядер; [ 15 ]
- Инструменты предварительной обработки для создания сеток или манипулирования и преобразования сеток, созданных с помощью стороннего программного обеспечения, в формат, читаемый Nektar++; [ 16 ]
- Широкие возможности постобработки для манипулирования выходными данными;
- Кроссплатформенная поддержка Linux , Mac OS X и Windows ;
- Поддержка запуска заданий на платформах облачных вычислений через прототип интерфейса Nekkloud. [ 17 ] из проекта libhpc; [ 18 ]
- Широкое сообщество пользователей, [ 19 ] поддержка и ежегодный семинар. [ 20 ]
Стабильные версии программного обеспечения выпускаются раз в 1 месяц и поддерживаются обширной средой тестирования. [ 21 ] что обеспечивает корректность на различных платформах и архитектурах.
Другие возможности, которые в настоящее время активно разрабатываются, включают p-адаптацию, [ 22 ] р-адаптация и поддержка ускорителей ( GPGPU , Intel Xeon Phi ).
Домены приложений
[ редактировать ]Разработка платформы Nektar++ обусловлена рядом приложений в области аэродинамики и биомедицинской инженерии , и, следовательно, пакет программного обеспечения включает в себя ряд предварительно написанных решателей для этих областей.
несжимаемый поток
[ редактировать ]Этот решатель интегрирует по времени несжимаемые уравнения Навье-Стокса для выполнения крупномасштабного прямого численного моделирования (DNS) в сложной геометрии. [ 15 ] Он также поддерживает линеаризованную и сопряженную формы уравнений Навье-Стокса для оценки гидродинамической устойчивости потоков. [ 23 ] [ 24 ]
Сжимаемый поток
[ редактировать ]Моделирование внешней аэродинамики высокоскоростных сжимаемых течений поддерживается путем решения сжимаемых уравнений Эйлера или Навье-Стокса . [ 25 ]
Сердечная электрофизиология
[ редактировать ]Этот решатель поддерживает решение монодоменной модели и бидоменной модели распространения потенциала действия через миокард. [ 26 ]
Другие области применения
[ редактировать ]- уравнения мелкой воды ;
- реакции-диффузии-адвекции ; проблемы
- решатель распространения пульсовой волны для моделирования артериальных сетей;
- уравнения акустических возмущений;
- линейные уравнения упругости.
Лицензия
[ редактировать ]Nektar++ — бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом, выпущенное под лицензией MIT . [ 27 ]
Альтернативное программное обеспечение
[ редактировать ]Бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом
[ редактировать ]- Нек5000 (BSD [ 28 ] )
- Библиотека расширенного моделирования (AGPL)
- Код Сатурн (GPL)
- FEATool Мультифизика [ 29 ]
- Решатель потока Герриса (GPL)
- OpenFOAM (GPL)
- Код SU2 (LGPL)
- ПиФР
Собственное программное обеспечение
[ редактировать ]- АДИНА CFD
- АНСИС CFX
- ANSYS Свободное владение
- COMSOL Мультифизика
- Памплинкс
- Симцентр СТАР-CCM+
- КИВА (программное обеспечение)
- RELAP5-3D
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Кэнтуэлл, CD; Мокси, Д.; Комерфорд, А.; Болис, А.; Рокко, Г.; Менгальдо, Г.; Де Грация, Д.; Яковлев С.; Ломбард, Ж.-Э. (1 июля 2015 г.). «Nektar++: Спектральная/элементная структура с открытым исходным кодом» . Компьютерная физика. Коммуникации . 192 : 205–219. Бибкод : 2015CoPhC.192..205C . дои : 10.1016/j.cpc.2015.02.008 .
- ^ «Нектар++ – Spectral/hp Element Framework» . www.nektar.info . Проверено 14 июня 2016 г.
- ^ Шервин, С.Дж.; Кирби, РМ; Пейро, Дж.; Тейлор, РЛ; Зенкевич, О.К. (29 января 2006 г.). «О двумерных эллиптических разрывных методах Галеркина». Международный журнал численных методов в технике . 65 (5): 752–784. Бибкод : 2006IJNME..65..752S . CiteSeerX 10.1.1.130.6271 . дои : 10.1002/nme.1466 . ISSN 1097-0207 . S2CID 122060519 .
- ^ Кирби, Роберт М.; Шервин, Спенсер Дж.; Кокберн, Бернардо (1 июля 2011 г.). «К CG или HDG: сравнительное исследование». Журнал научных вычислений . 51 (1): 183–212. CiteSeerX 10.1.1.308.6739 . дои : 10.1007/s10915-011-9501-7 . ISSN 0885-7474 . S2CID 697080 .
- ^ Яковлев Сергей; Мокси, Дэвид; Кирби, Роберт М.; Шервин, Спенсер Дж. (28 июля 2015 г.). «К компьютерной графике или к HDG: сравнительное исследование в 3D». Журнал научных вычислений . 67 (1): 192–220. дои : 10.1007/s10915-015-0076-6 . hdl : 10044/1/28889 . ISSN 0885-7474 . S2CID 39612391 .
- ^ Менгальдо, Г.; Грация, Д.; Винсент, ЧП; Шервин, SJ (19 октября 2015 г.). «О связи между разрывными схемами Галёркина и реконструкцией потока: распространение на криволинейные сетки» . Журнал научных вычислений . 67 (3): 1272–1292. дои : 10.1007/s10915-015-0119-z . hdl : 10044/1/27678 . ISSN 0885-7474 .
- ^ Вос, Питер Э.Дж.; Шервин, Спенсер Дж.; Кирби, Роберт М. (1 июля 2010 г.). «Эффективно от h к p: реализация методов конечных и спектральных/hp-элементов для достижения оптимальной производительности для дискретизации низкого и высокого порядка». Журнал вычислительной физики . 229 (13): 5161–5181. Бибкод : 2010JCoPh.229.5161V . дои : 10.1016/j.jcp.2010.03.031 . hdl : 10044/1/14735 .
- ^ Кэнтуэлл, CD; Шервин, С.Дж.; Кирби, РМ; Келли, PHJ (1 апреля 2011 г.). «Эффективно от h до p: выбор стратегии для оценки операторов на шестигранных и тетраэдрических элементах». Компьютеры и жидкости . Симпозиум по высокоточному моделированию потоков. Специальный выпуск, посвященный симпозиуму профессора Мишеля Девиля по высокоточному моделированию потока. 43 (1): 23–28. doi : 10.1016/j.compfluid.2010.08.012 .
- ^ Кэнтуэлл, CD; Шервин, С.Дж.; Кирби, РМ; Келли, PHJ (1 января 2011 г.). «Эффективно от h до p: выбор оптимальной спектральной/hp дискретизации в трех измерениях» . Математическое моделирование природных явлений . 6 (3): 84–96. дои : 10.1051/mmnp/20116304 . ISSN 0973-5348 .
- ^ Вос, Питер Э.Дж.; Эскильссон, Клаас; Болис, Алессандро; Чун, Сехун; Кирби, Роберт М.; Шервин, Спенсер Дж. (1 марта 2011 г.). «Общая структура для уравнений в частных производных (PDE) с пошаговым изменением времени: общие линейные методы, объектно-ориентированная реализация и применение к задачам с жидкостью». Международный журнал вычислительной гидродинамики . 25 (3): 107–125. Бибкод : 2011IJCFD..25..107V . дои : 10.1080/10618562.2011.575368 . ISSN 1061-8562 . S2CID 119731214 .
- ^ Болис, А.; Кэнтуэлл, CD; Кирби, РМ; Шервин, SJ (20 июля 2014 г.). «Эффективно от h до p: оптимальные стратегии реализации явных нестационарных задач с использованием метода спектральных/hp-элементов» . Международный журнал численных методов в жидкостях . 75 (8): 591–607. Бибкод : 2014IJNMF..75..591B . дои : 10.1002/fld.3909 . ISSN 1097-0363 . ПМЦ 4394998 . ПМИД 25892840 .
- ^ Кирби, Роберт М.; Шервин, Спенсер Дж. (3 октября 2006 г.). «Ошибки наложения псевдонимов из-за квадратичных нелинейностей при дискретизации треугольных спектральных элементов / hp». Журнал инженерной математики . 56 (3): 273–288. CiteSeerX 10.1.1.130.6964 . дои : 10.1007/s10665-006-9079-5 . ISSN 0022-0833 . S2CID 14810812 .
- ^ Кирби, Роберт М.; Шервин, Спенсер Дж. (15 апреля 2006 г.). «Стабилизация методов спектрального элемента / элемента HP за счет исчезающей спектральной вязкости: применение к моделированию механики жидкости». Компьютерные методы в прикладной механике и технике . Несжимаемый CFD. 195 (23–24): 3128–3144. Бибкод : 2006CMAME.195.3128K . дои : 10.1016/j.cma.2004.09.019 . hdl : 10044/1/355 .
- ^ Моура, Колорадо; Шервин, С.Дж.; Пейро, Дж. (15 февраля 2016 г.). «Анализ собственных решений спектральных/hp непрерывных аппроксимаций Галеркина для задач адвекции-диффузии: взгляд на спектральную исчезающую вязкость» . Журнал вычислительной физики . 307 : 401–422. Бибкод : 2016JCoPh.307..401M . дои : 10.1016/j.jcp.2015.12.009 . hdl : 10044/1/28346 .
- ^ Перейти обратно: а б Ломбард, Жан-Элои В.; Мокси, Дэвид; Шервин, Спенсер Дж.; Хесслер, Жюльен Ф.А.; Дхандапани, Шридар; Тейлор, Марк Дж. (26 ноября 2015 г.). «Неявное моделирование вихря на законцовке крыла с помощью больших вихрей». Журнал АИАА . 54 (2): 506–518. дои : 10.2514/1.J054181 . hdl : 10044/1/32883 . ISSN 0001-1452 .
- ^ Мокси, Д.; Грин, доктор медицины; Шервин, С.Дж.; Пейро, Дж. (1 января 2015 г.). «Изопараметрический подход к построению сетки криволинейного пограничного слоя высокого порядка» . Компьютерные методы в прикладной механике и технике . 283 : 636–650. Бибкод : 2015CMAME.283..636M . дои : 10.1016/j.cma.2014.09.019 . hdl : 10044/1/19968 .
- ^ Коэн, Дж.; Мокси, Д.; Кэнтуэлл, К.; Буровский П.; Дарлингтон, Дж.; Шервин, SJ (1 сентября 2013 г.). «Nekkloud: программная среда для анализа методом конечных элементов высокого порядка в кластерах и облаках». Международная конференция IEEE по кластерным вычислениям (CLUSTER) , 2013 г. стр. 1–5. дои : 10.1109/CLUSTER.2013.6702616 . ISBN 978-1-4799-0898-1 . S2CID 14429055 .
- ^ Коэн, Джереми; Кэнтуэлл, Крис; Хонг, Нил Чу; Мокси, Дэвид; Иллингворт, Малькольм; Тернер, Эндрю; Дарлингтон, Джон; Шервин, Спенсер (9 июля 2014 г.). «Упрощение разработки, использования и устойчивости программного обеспечения для HPC» . Журнал открытого исследовательского программного обеспечения . 2 (1): е16. arXiv : 1309.1101 . дои : 10.5334/jors.az . ISSN 2049-9647 . S2CID 1350846 .
- ^ «Сообщество – Нектар++» . www.nektar.info . Проверено 14 июня 2016 г.
- ^ «Мастерская Нектар++ 2016 — Нектар++» . www.nektar.info . Проверено 14 июня 2016 г.
- ^ «Нектар++ Строительныйбот» . buildbot.nektar.info . Проверено 14 июня 2016 г.
- ^ Экельшот, Д.; Мокси, Д.; Шервин, С.Дж.; Пейро, Дж. (2017). «Метод p-адаптации для задач сжимаемого потока с использованием целевого индикатора ошибки». Компьютеры и конструкции . 181 : 55–69. doi : 10.1016/j.compstruc.2016.03.004 . hdl : 10871/26757 .
- ^ Рокко, Г.; Шервин, SJ (1 января 2015 г.). «Роль воздействия по размаху на подавление образования вихрей при обтекании цилиндра». В Теофилисе Василис; Сория, Хулио (ред.). Неустойчивость и управление массово отрывающимися потоками . Механика жидкости и ее приложения. Том. 107. Международное издательство Спрингер. стр. 105–110. дои : 10.1007/978-3-319-06260-0_15 . ISBN 9783319062594 .
- ^ Рокко, Г.; Заки, Т.А.; Мао, X.; Блэкберн, Х.; Шервин, SJ (1 июля 2015 г.). «Анализ устойчивости Флоке и переходного роста потока через проход компрессора». Аэрокосмическая наука и технология . Неустойчивость и управление массово отрывающимися потоками. 44 : 116–124. doi : 10.1016/j.ast.2015.02.004 .
- ^ Менгальдо, Г.; Кравцова М.; Рубан, А.И.; Шервин, SJ (1 июля 2015 г.). «Трёхпалубный и прямой численный анализ высокоскоростных дозвуковых обтеканий элемента шероховатости» . Журнал механики жидкости . 774 : 311–323. Бибкод : 2015JFM...774..311M . дои : 10.1017/jfm.2015.281 . hdl : 10044/1/25331 . ISSN 1469-7645 .
- ^ Кэнтуэлл, Крис Д.; Яковлев Сергей; Кирби, Роберт М.; Питерс, Николас С.; Шервин, Спенсер Дж. (15 января 2014 г.). «Дискретизация спектральных элементов / элементов высокого порядка для задач реакции-диффузии на поверхностях: применение к электрофизиологии сердца» . Журнал вычислительной физики . 257 (Пенсильвания): 813–829. Бибкод : 2014JCoPh.257..813C . дои : 10.1016/j.jcp.2013.10.019 . ПМЦ 3991332 . ПМИД 24748685 .
- ^ «Лицензия – Нектар++» . www.nektar.info . Проверено 14 июня 2016 г.
- ^ «Файл лицензии Nek5000 на Github» .
- ^ Домашняя страница FEATool Multiphysicals