[发明专利]一种基于事件驱动的流-固耦合模块集成方法和装置

说明书

本申请涉及一种基于事件驱动的流‑固耦合模块集成方法和装置。所述方法包括：构建基于事件驱动的可扩展基础框架和流‑固耦合需要的独立组件，通过配置文件建立可扩展基础框架与事件的关联关系，计算程序初始化后，获取事件管理器中的事件，通过订阅管理器得到事件的关联组件，通过组件工厂动态构建关联组件的组件对象，执行组件对象中的事件处理函数，并得到事件处理函数的函数返回结果，根据函数返回结果得到新事件，直到完成关联组件中的全部事件，再从事件管理器中获取事件进行处理，直到完成事件管理器中的全部事件，结束仿真。本发明实现了高度模块化、可动态扩展、支持大规模并行的分离式流‑固耦合系统架构。

技术领域

本申请涉及多物理仿真计算技术领域，特别是涉及一种基于事件驱动的流-固耦合模块集成方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

多物理仿真已成为装备设计、性能评估等领域关键技术之一，通过多物理仿真软件系统可对装备运行过程中的流体动力学、结构力学、以及电磁学特性展开分析，预测其性能及安全特性等，提前发现设计缺陷，淘汰不合理设计方案，缩短复杂系统研发设计周期、节省成本。流-固耦合是多物理仿真系统中最常用的核心算法之一，通过将流体力学与结构(固体)力学控制方程耦合求解得到系统的流体动力学与结构力学特性仿真结果。

如何构建大型的流-固耦合仿真系统并实现高性能计算是该领域的关键技术。流-固耦合等多物理仿真系统通常有两类构建方法：一种是耦合式方法，该方法将流体、结构等不同物理场的控制方程联立求解，从而得到单体式的流-固耦合计算系统。该方法得到的系统鲁棒性高、计算效率好，但无法兼容现有的流体力学及结构力学计算代码，工程量大，软件系统模块化及灵活性低。第二种是分离式耦合方法，这类方法保持流体力学与结构力学计算模块的独立性，引入特定的耦合算法实现流体力学计算模块与结构力学计算模块之间的交互，通过迭代方式完成耦合计算。该方法存在一定的收敛性问题，但模块化程度高，可兼容大量的现有代码，通过新型迭代算法和大规模并行计算技术能够一定程度上克服收敛性方面的缺陷，从而得到广泛应用。

构建分离式流-固耦合系统可通过引入独立的服务端进程负责流体求解器及结构求解器之间的数据交互，但该方法中服务进程将成为计算瓶颈，尤其在大规模并行计算背景下，引入服务端进程的集中式耦合方法可扩展性较差。另一方面，流-固耦合等多物理场仿真系统中采用的模块集成技术也严重制约了软件功能的可扩展性及性能。首先，大型仿真系统涉及领域多、代码量巨大，如何兼容历史遗留代码及新开发算法模块，实现模块灵活扩展与动态集成是一个重要问题；第二，可运行的实际系统中可能包含不同粒度大小的模块，如何以统一的方式支持不同粒度大小的模块集成对仿真系统的可持续发展至关重要。现有技术存在模块化程度不高、功能可扩展性差、计算性能低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现高度模块化、可动态扩展的基于事件驱动的流-固耦合模块集成方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种基于事件驱动的流-固耦合模块集成方法，所述方法包括：

构建基于事件驱动的可扩展基础框架，所述可扩展基础框架中包括配置文件解析器、组件工厂、事件管理器、订阅管理器、数据仓库；

构建流-固耦合需要的独立组件，通过配置文件建立所述独立组件与所述可扩展基础框架的关联关系；所述独立组件包括时间控制组件、流体求解组件、固体求解组件、流-固耦合组件以及输入输出组件；

启动计算程序，通过所述配置文件解析器读取所述配置文件，对所述事件管理器和所述订阅管理器进行初始化；

获取所述事件管理器中的事件，通过所述订阅管理器得到所述事件的关联组件，通过所述组件工厂动态构建所述关联组件的组件对象，执行所述组件对象中的事件处理函数，并得到所述事件处理函数的函数返回结果；所述关联组件可以包含一个或多个所述独立组件；