元計算有限元語(yǔ)言及其編譯器FELAC2.2軟件介紹
一、產(chǎn)品概述
有限元語(yǔ)言及編譯器（Finite Element Language And it’s Compiler），以下簡(jiǎn)稱(chēng)FELAC）是中國科學(xué)院數學(xué)與系統科學(xué)研究院梁國平研究院于1983年開(kāi)始研發(fā)的通用有限元軟件平臺，是具有國際獨創(chuàng )性的有限元計算軟件，是PFEPG系列軟件三十年成果（1983年—2013年）的總結與提升，有限元語(yǔ)言語(yǔ)法比PFEPG更加簡(jiǎn)練，更加靈活，功能更加強大。目前已發(fā)展到2.0版本。其核心采用元件化思想來(lái)實(shí)現有限元計算的基本工序，采用有限元語(yǔ)言來(lái)書(shū)寫(xiě)程序的代碼，為各領(lǐng)域，各類(lèi)型的有限元問(wèn)題求解提供了一個(gè)極其有力的工具。FELAC可以在數天甚至數小時(shí)內完成通常需要一個(gè)月甚至數月才能完成的編程勞動(dòng)。
FELAC2.2采用自定義的有限元語(yǔ)言作為腳本代碼語(yǔ)言，它可以使用戶(hù)以一種類(lèi)似于數學(xué)公式書(shū)寫(xiě)和推導的方式，非常自然和簡(jiǎn)單的表達待解問(wèn)題的微分方程表達式和算法表達式，并由生成器解釋產(chǎn)生完整的有限元計算C程序。
FELAC2.2面向高校、研究院設計院等科研單位，旨在將科研人員從繁重的代碼編寫(xiě)工作中解放出來(lái)，快速將理念轉化成現實(shí)成果，降低開(kāi)發(fā)成本。
二、FELAC2.2全新的理念
2.1、FELAC2.2的特色
2.2、FELAC2.2的基本思想
FELAC2.2的目標是通過(guò)輸入微分方程表達式和算法之后，就可以得到所有有限元計算的程序代碼。該系統采用一種語(yǔ)言和四種技術(shù)開(kāi)發(fā)而成。
三、產(chǎn)品功能
3.1、靈活簡(jiǎn)單的多物理場(chǎng)耦合描述
求解多物理場(chǎng)耦合的本質(zhì)就是求解偏微分方程組，但是由于各個(gè)物理場(chǎng)的物理屬性的本質(zhì)差異，一般情況，每個(gè)PDE所對應的數值求解方法往往存在實(shí)質(zhì)的差異，FELAC2.2的求解環(huán)境決定了它在求解領(lǐng)域上不受限制的優(yōu)勢。目前，在固體力學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)、電磁學(xué)、CFD等學(xué)科領(lǐng)域都可應用FELAC2.2進(jìn)行仿真分析。
面向微分方程描寫(xiě)有限元文件，每個(gè)方程對應其唯一的算法
程序統一，計算模擬環(huán)境統一
便捷的數據耦合描述
組件間簡(jiǎn)單、統一的數據接口
3.2、友好的用戶(hù)界面
FELAC并行版2.2采用Windows風(fēng)格的圖形用戶(hù)界面，簡(jiǎn)潔、美觀(guān)、友好的客戶(hù)端界面為用戶(hù)提供了強大的人機交互功能。
友好直觀(guān)的人機交互功能
方便靈活的“公式庫”向導建模
循序漸進(jìn)的多場(chǎng)耦合過(guò)程描述
交互式材料參數的設定與修改
一鍵式有限元模型仿真分析
功能豐富的多文檔編輯器
3.3、豐富靈活的庫功能
根據用戶(hù)輸入的微分方程表達式與算法自動(dòng)生成有限元、有限體積計算的C++代碼，用戶(hù)不僅可以直接采用腳本文件編制程序，還可以借助FELAC2.2的庫功能自動(dòng)完成程序生成，FELAC2.2提供了從一維到三維共12中坐標系下的模型庫、微分算子庫、形函數庫、算例庫等。
FELAC并行版2.2公式庫
目前FELAC并行版2.2提供八種公式庫模塊，基本覆蓋了固體、結構、流體、傳熱、電磁學(xué)及多物理場(chǎng)耦合等領(lǐng)域研究的主要問(wèn)題。
公式庫中的模塊均可通過(guò)界面工作區的公式庫向導，生成該領(lǐng)域的有限元計算程序，方便高效的完成相應問(wèn)題的仿真分析。
3.4、功能強大的幫助系統
用戶(hù)可以隨時(shí)通過(guò)快捷鍵F1進(jìn)入FELAC2.2幫助系統，通過(guò)“查看”、“索引”“目錄”跟蹤查詢(xún)相關(guān)內容，方便快捷的指導用戶(hù)學(xué)習軟件及其有限元相關(guān)理論，快速有效的解決用戶(hù)在使用軟件中遇到的相關(guān)問(wèn)題。為用戶(hù)使用軟件提供了強大的幫助支持。
四、版本升級說(shuō)明
4.1、軟件界面部分
1、全新的軟件界面風(fēng)格，提高軟件的可操作性和可維護性。
2、全新的界面UE和界面UI，提升軟件的用戶(hù)體驗。
3、全新的功能完善的幫助系統，為用戶(hù)提供學(xué)習和幫助支持。
4、重新架構底層數據庫，修正工程管理文件和管理方式。
5、增加編輯區字體與字號的選擇和記憶功能，并重新布局編輯區。
6、重新實(shí)現對pre文件的讀取，增加材料區域操作的右鍵功能。
7、新建工程會(huì )自動(dòng)創(chuàng )建于工程名同名文件夾，并設置為當前工作目錄。
8、增加方便快捷菜單“最近打開(kāi)的項目”、“最近打開(kāi)的文檔”。
9、完善異常代碼處理機制。
10、完善版本之間工程項目的兼容體系。
4.2、軟件技術(shù)部分
1、改進(jìn)公式庫電磁學(xué)時(shí)諧腳本，解決標準算例TEAM7鋁板表面電流問(wèn)題。
2、增加流體力學(xué)直接有限元計算時(shí)線(xiàn)性化的方式，以適應不同類(lèi)型問(wèn)題的選擇，并對求解器進(jìn)行了優(yōu)化設置。
3、改進(jìn)流體力學(xué)算子分裂-特征線(xiàn)法對流項在自由度上的處理方式。
4、改正流體力學(xué)使用混合元計算時(shí)壓力正則項的處理方式。
5、對公式庫各個(gè)領(lǐng)域腳本進(jìn)行精度上的測試改進(jìn)，與商軟進(jìn)行對比。
4.3、軟件系統部分
1、統一規范系統環(huán)境變量
2、修復和完善錯誤信息提示功能
3、系統增加通過(guò)參數的形式調用vs編譯環(huán)境
4、增加非直角坐標系的后處理數據變換為直角坐標系功能
5、將ges文件翻譯為單元子程序，減少剛度計算語(yǔ)句每行的字符數，方便用戶(hù)查看修改。
6、修改了動(dòng)態(tài)邊界生成部分，將原始邊值也傳入fbound函數作為參數，添加了fforce的定義。
7、修改ges文件命名規則，如果一個(gè)場(chǎng)有多種體單元（不同的腳本生成），命名順序為aeq4、a2eq4、a3eq4…，如果一個(gè)場(chǎng)有多種邊界單元（不同的腳本生成），命名順序為alq4、a2lq4、a3lq4…。
8、修復gcn中的第一段中標志“a”對第二段組件命令參數的影響。
9、修復了gcn文件中命令流段翻譯為main主函數時(shí)對變量聲明語(yǔ)句的重新寫(xiě)入。
10、增加系統對于mdi文件中pde文件名中的減號‘-’的識別。
