Multiphysics incompressible fluid dynamics simulations play a crucial role in understanding intricate behaviors of many complex engineering systems that involve interactions between solids, fluids, and various phases like liquid and gas. Numerical modeling of these interactions has generated significant research interest in recent decades and has led to the development of open source simulation tools and commercial software products targeting specific applications or general problem classes in computational fluid dynamics. As the demand increases for these simulations to adapt to platform heterogeneity, ensure composability between different physics models, and effectively utilize inheritance within partial differentiation systems, a fundamental reconsideration of numerical solver design becomes imperative. The discussion presented in this paper emphasizes the importance of these considerations and introduces the Flash-X approach as a potential solution. The software design strategies outlined in the article serve as a guide for Flash-X developers, providing insights into complexities associated with performance portability, composability, and sustainable development. These strategies provide a foundation for improving design of both new and existing simulation tools grappling with these challenges. By incorporating the principles outlined in the Flash-X approach, engineers and researchers can enhance the adaptability, efficiency, and overall effectiveness of their numerical solvers in the ever-evolving field of multiphysics simulations.


翻译:多物理不可压缩流体动力学仿真在理解涉及固体、流体以及液气等多相之间相互作用的复杂工程系统行为中起着关键作用。近几十年来,这些相互作用的数值建模引起了广泛的学术兴趣,并催生了面向特定应用或计算流体动力学通用问题类型的开源仿真工具和商业软件产品。随着这些仿真对平台异构性适应性、不同物理模型之间的可组合性以及偏微分系统中继承机制有效利用的需求日益增长,从根本上重新审视数值求解器设计变得至关重要。本文的论述强调了这些考虑因素的重要性,并介绍了Flash-X方法作为潜在解决方案。文中概述的软件设计策略为Flash-X开发者提供了指导,深入剖析了性能可移植性、可组合性和可持续发展相关的复杂性。这些策略为改进面临这些挑战的新旧仿真工具的设计奠定了基础。通过融入Flash-X方法的原则,工程师和研究人员可以在不断发展的多物理仿真领域中,增强其数值求解器的适应性、效率和整体效能。

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