格子玻尔兹曼内核
以格子玻尔兹曼方法为计算内核,面向通用计算流体力学(CFD)问题,可用于科研与工程仿真,支持用户按该方法扩展自有模型。
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Palabos 是一个面向通用计算流体力学(CFD)的框架,内核基于格子玻尔兹曼(LB)方法,由 Palabos 团队维护并采用 AGPLv3 开源许可免费提供。它主要用 C++ 编写,几乎没有外部依赖,仅需 Posix 与 MPI,便于在多种平台上部署,同时提供 Python 与 Java 编程接口方便快速原型开发。目前没有图形用户界面,使用前需要一定编程基础。它的目标用户是具备扎实 CFD 背景、可能了解 LB 建模的科研人员与工程师。使用后若发表相关论文,官方希望引用 Palabos 软件文章。
Palabos 是一个通用计算流体力学(CFD)框架,其内核基于格子玻尔兹曼(LB)方法。名称来自 Parallel Lattice Boltzmann Solver 的缩写。它既可以作为科研工具,也可以作为工程工具使用:编程接口较为直接,能相对轻松地建立流体流动模拟;如果熟悉格子玻尔兹曼方法,还可以用自己定义的模型扩展该库。
该库的原生编程接口使用 C++ 编写,几乎没有外部依赖,仅依赖 Posix 和 MPI,因此非常容易部署到各种平台。此外还提供 Python 和 Java 编程接口,便于快速原型设计和开发 CFD 应用。当前没有图形用户界面,因此运行一个应用需要一定量的编程工作;但借助 Python 脚本接口和提供的示例,代码可以写得比较随意、易于产出。软件以 AGPLv3 开源许可免费发布。
面向的用户是具备扎实计算流体力学背景、并对 LB 建模有一定了解的科学家与工程师。不同角色用法有差异:研究者可以用它搭建物理问题模拟、实现并推广新的 LB 模型;工程师可以用它做流体相关工程仿真;开发者可以用 C++ 扩展库内核,或用 Python、Java 接口做快速原型。
以格子玻尔兹曼方法为计算内核,面向通用计算流体力学(CFD)问题,可用于科研与工程仿真,支持用户按该方法扩展自有模型。
Lattice Boltzmann ↗原生编程接口使用 C++ 编写,几乎没有外部依赖,仅依赖 Posix 和 MPI,便于在多种平台上部署和运行。
Documentation ↗除 C++ 外还提供 Python 和 Java 编程接口,方便快速原型设计和开发 CFD 应用,配合提供的示例可以写出较为简洁的代码。
Documentation ↗提供自由表面相关的模拟能力,可处理带自由表面的流体问题,官方示例页中列有 Free Surface 方向的演示。
Free Surface ↗支持颗粒与气泡相关模拟,官方示例页中列有 Particles and bubbles 方向的应用展示。
Particles and bubbles ↗覆盖多孔介质(Porous Media)与网格细化(Grid Refinement)方向,官方示例页中列有对应演示与文档入口。
Porous Media ↗支持 GPU 的 Palabos 版本已有预发布版可供使用,官方新闻中将其列为最新动态。
LATEST NEWS ↗当研究或工程问题需要基于格子玻尔兹曼方法做流体模拟,且团队具备 C++ 或 Python 编程能力时,Palabos 值得采用:AGPLv3 开源免费,仅依赖 Posix 与 MPI,部署门槛低,且能按需扩展自有 LB 模型。当期望开箱即用的图形界面、或缺乏 CFD 与 LB 建模背景时,直接上手会比较吃力——当前没有图形用户界面,运行应用需要编程。若需要 GPU 加速,可关注已发布的 GPU 版本预发布版。
具备扎实计算流体力学背景,需要搭建流体流动模拟并发表成果,Palabos 的 LB 内核与文档可直接支撑研究。
熟悉格子玻尔兹曼方法,希望在 C++ 接口上扩展自有模型,并与其他研究组交换模型信息。
需要用开源框架做工程仿真,依赖少、易部署到 MPI 集群,适合有编程能力的工程团队。
用 Python 或 Java 接口快速验证 CFD 想法,代码可以写得比较简洁,但需要自行搭建运行流程。
当前没有图形用户界面,运行应用必须编程,缺乏编程经验会难以起步。
软件以 AGPLv3 开源许可发布,若产品需闭源分发或商业授权,需要先评估许可条款是否合适。
不收费。软件以 AGPLv3 开源许可免费提供,可以自由使用;但 AGPLv3 对分发与衍生作品有相应要求,若涉及闭源商用需要先评估条款。
几乎不依赖外部库,只需要 Posix 和 MPI,因此很容易部署到各种平台。原生编程接口使用 C++,另外提供 Python 与 Java 接口。
有一定门槛。当前没有图形用户界面,运行一个应用需要一定编程工作,目标用户是具备扎实 CFD 背景、可能了解 LB 建模的科研人员与工程师。借助 Python 脚本接口和官方示例,代码可以写得比较简洁,起步会轻松一些。
可用于通用计算流体力学模拟,官方列出的方向包括自由表面、颗粒与气泡、细胞血液流模拟、多孔介质、网格细化、风洞以及生物医学应用等。
支持。官方新闻显示,支持 GPU 的 Palabos 版本已有预发布版可供使用。
官方希望在使用 Palabos 的相关出版物中引用 Palabos 软件文章,这是其推广 LB 建模研究的一部分。