|
目前國內(nèi)大部分求解器,，以及開源求解器的開發(fā)仍然停留在小作坊式的水平,，開發(fā)出來的程序能實現(xiàn)基本功能,，但在穩(wěn)定性，擴展性,，測試性,，維護性等方面差強人意，很難達到商業(yè)應(yīng)用的要求,。 嚴格意義上來講,，求解器的開發(fā)也屬于軟件開發(fā)的范疇，理應(yīng)用軟件工程的思想來指導(dǎo),，但由于求解器本身有其特殊性,，開發(fā)流程也不適合完全按照一般軟件開發(fā)流程來做。 本文結(jié)合自己開發(fā)經(jīng)驗,，討論一下如何系統(tǒng)的開發(fā)求解器,。求解器開發(fā)可以分為三個階段： 1.原型開發(fā)； 2.迭代開發(fā),； 3.維護開發(fā),； 1. 原型開發(fā) 這階段主要完成以下任務(wù)： 1.1.技術(shù)選型； 確定要實現(xiàn)的功能,，使用的開發(fā)語言,，開發(fā)環(huán)境和工具。目前大部分求解器開發(fā)使用C/C++/Fortran語言 1.2 實現(xiàn)基本功能,； 要能對最簡單的例子進行計算,，并得到正確的結(jié)果。需要做的工作：
這階段的主要目的是保證算法的正確性。開發(fā)時為了提高效率,，可以借助Matlab軟件: 用Matlab完成原型的開發(fā),，直到計算結(jié)果正確,。在此基礎(chǔ)上再將Matlab翻譯成 C++/Fortran。這樣在早起可以將精力集中在算法驗證上,。需要注意的是盡量進行模塊化開發(fā),。 1.3. 完成求解器原型； 這里需要介紹一下Matlab軟件,，基本介紹看百度,，主要說一下Matlab混合編程。Matlab有工具是可以把M文件翻譯成C++的,，不推薦,。主要介紹如何把C++/Fortran文件編譯成Matlab文件。這個功能很有用,，當(dāng)進行模塊化開發(fā)的時候,，C++/Fortran完成模塊功能，然后編譯成Mex文件,，作為Matlab的模塊使用,。這樣可以逐步將Matlab翻譯成C++/Fortran，提高開發(fā)效率,。 小結(jié)： 1>需要開發(fā)一種標準求解器文件的解析器,。 2>需要熟練使用標準CAE軟件進行仿真，熟悉求解器輸入文件和計算結(jié)果 4>開發(fā)的求解器要能正確計算經(jīng)典的Benchmark例子 原型開發(fā)決定了開發(fā)的可行性,，如果這階段的任務(wù)無法完成,，需要加強研發(fā)的投入。 2. 迭代開發(fā) 這階段主要完成以下任務(wù)： 1. 完善新功能 在完成原型的基礎(chǔ)上,，添加新功能,，比如支持新的單元類型，支持新的荷載邊界,，處理更復(fù)雜的模型等,。 2. 保證計算準確性基礎(chǔ)上，進一步提高求解器的質(zhì)量 可靠性：正確的模型,，都能給出可靠的計算結(jié)果,； 魯棒性：任何例子都能給出正確的反饋； 穩(wěn)定性：大規(guī)模計算時,，程序能保持穩(wěn)定,； 效率：計算速度，內(nèi)存消耗,?？紤]GPU，并行計算,； 3. 完善求解器的前處理和后處理： 有限元模型檢查,； 網(wǎng)格質(zhì)量檢查,； 仿真結(jié)果分析； 4. 創(chuàng)建更多經(jīng)典的Benchmark例子進行測試,。 小結(jié)： 迭代開發(fā)階段的主要目的是完善求解器,，建立規(guī)范化的開發(fā)流程： 1> 確定技術(shù)選型，比如線性方程組庫的使用,，并行計算,，GPU等 2> 完善前處理和后處理 3> 建立更多經(jīng)典Benchmark例子，例子的選擇需要 有經(jīng)驗的工程師的參與 4> 確定求解器輸入文件格式 5> 定期發(fā)布版本以供測試 3. 維護開發(fā) 這階段主要完成任務(wù)有： 1. 測試實際工程的例子,，處理實際工程中所碰到的問題 實際工程的模型要遠比經(jīng)典模型復(fù)雜,，求解器需要更多的功能支持計算實際的模型。 2. 建立回歸測試機制 回歸測試是求解器開發(fā)中非常重要的一環(huán),，通常求解器修改后,，需要驗證是否對以前的case有影響，這就需要建立回歸測試機制,，通常用一種腳本語言（Python,Perl）開發(fā)回歸測試程序,。每次修改代碼后，運行程序,，比對修改后與修改前的計算結(jié)果,。 可以看出要開發(fā)出高質(zhì)量的求解器，既要熟悉求解器本身的算法,，又要了解軟件開發(fā)流程,，更要熟悉軟件工程中的架構(gòu)，復(fù)用,，重構(gòu),，模塊等思想，對開發(fā)人員提出了更高的要求,。 |
|
|
