FEALPy 中的高性能跨平台 incompressible Navier-Stokes 方程求解器
流体动力学
2026-05-26 v1
摘要
为解决性能可移植性跨异构硬件以及传统计算流体动力学 (CFD) 软件高可用性障碍的双重挑战，本文介绍 FEALPy.CFD，这是 FEALPy 框架内的 incompressible Navier-Stokes 方程的高性能开源求解器。求解器的核心创新是其 backend-agnostic 设计，支持多种计算 backend 如 NumPy、PyTorch 和 JAX，以实现在 CPU 和 GPU 之间无缝切换，最大化硬件利用率和代码可移植性。其高度模块化的架构提供了可组合组件库，用于各种空间离散方案，大大简化了新算法的开发和集成。对基准案例的验证确认，实现的数值方案达到其理论收敛阶数。此外，针对不同计算任务选择合适的 backend 架构可充分发挥硬件潜力，实现显著效率提升。通过降低高性能跨平台流体动力学仿真的技术门槛，FEALPy.CFD 为学术研究、工程应用以及可重复计算科学提供了一个强大且可及的工具。
引用
@article{arxiv.2605.25403,
title = {A High-Performance, Cross-Platform Open-Source Solver for the Incompressible Navier-Stokes Equations in FEALPy},
author = {Wang Pengxiang and Huang Xianbo and Peng Li and Wei Huayi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.25403},
year = {2026}
}