中文引用格式： 馬軼聰，牟泓宇，淮曉永. 基于服務架構的OpenFOAM求解客戶端設計[J]. 電子技術應用，2023，49(3)：124-129.
英文引用格式： Ma Yicong，Mou Hongyu，Huai Xiaoyong. Design of OpenFOAM solver client based on service architecture[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(3)：124-129.
0 引言
計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）是通過計算機數(shù)值模擬計算和圖像顯示，對包含有流體流動及熱傳導等相關物理現(xiàn)象的系統(tǒng)進行分析的一門學科[1]，在工業(yè)設計中起到了重要的作用。經(jīng)過幾十年的長足發(fā)展，已有多款CFD商業(yè)軟件（Fluent、CFX、STAR-CD/CCM+等）被應用于科研及實際生產(chǎn)中。由于商業(yè)軟件在使用上有較高專業(yè)性要求且費用高昂，OpenFOAM作為一款開源免費的解算工具庫被越來越多的科研人員所使用[2]。OpenFOAM軟件配置過程靈活，可以通過自定義編程進行使用，但由于OpenFOAM僅支持通過命令行形式進行調用、無GUI圖形交互[3]的原因，導致軟件的使用效率較低，且新手使用時上手困難。同時，OpenFOAM僅為一些基本物理量提供設置及監(jiān)控，對于其他物理量的監(jiān)控則需要用戶編程進行實現(xiàn)，提高了軟件的使用門檻與操作難度。因此，針對于OpenFOAM的GUI功能開發(fā)也成為了提高軟件使用效率的重要拓展方向之一。
由于解算軟件功能復雜，現(xiàn)有的商業(yè)軟件為滿足大部分業(yè)務使用者的交互需求，開放了更多的參數(shù)設置接口，提高了GUI界面參數(shù)配置流程的復雜性。用戶在進行求解參數(shù)配置時，需要考慮其他參數(shù)對當前工程解算的影響，增大了使用難度。因此，GUI定制化開發(fā)也成為了目前解算軟件致力于解決的問題。除此之外，求解計算主要以網(wǎng)格為計算對象單元，為了獲得更加準確的數(shù)值仿真結果，工程中需要將計算域劃分為非常細小的網(wǎng)格單元，使得計算網(wǎng)格量通?？梢赃_到千萬甚至上億的數(shù)量級。網(wǎng)格數(shù)量越多，計算時對CPU、內存等計算資源的需求也會越高。因此，大型復雜模型的仿真求解需要大量的計算資源進行支撐，提高軟件使用效率。
為了解決OpenFOAM缺少GUI交互功能的問題，本文設計實現(xiàn)了一個OpenFOAM求解客戶端，提供友好的用戶交互界面。為了滿足求解計算中對于大量計算資源的需求，設計了基于服務的“云+端”計算架構[4]，設計開發(fā)了一個OpenFOAM求解器服務，將OpenFOAM求解器進行服務化封裝，部署于云端，通過云端協(xié)同的方式實現(xiàn)遠程云端解算服務調用、可視化服務調用。通過使用云端豐富的計算資源，滿足用戶使用場景需求，提高軟件使用效率。同時，軟件客戶端使用界面模板進行求解設置界面的動態(tài)生成，支持用戶界面自定義配置，滿足了軟件易維護、可拓展的特性。
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作者信息：
馬軼聰，牟泓宇，淮曉永
（華北計算機系統(tǒng)工程研究所，北京 100083）
