开放式计算力学软件平台的集成化技术研发

研究开放式计算力学软件的集成平台体系结构。针对多场耦合问题计算特点和需求，研究异构软件的管理机制和集成技术，提出适用于本地 (可执行程序)、局域网 (面向组件)、互联网 (面向服务) 系统调用的管理系统和集成标准，进一步开发可视化任务定制工具和运行管理系统，辅助用户定制计算流程图，动态监视集成运行状态，实现异构可执行程序和软件的可视化计算流程定制。研究适用于计算力学数值算法库的框架设计方案和软件实现标准；对数值算法设计模式进行研究，提出"算法+模式"的数值算法程序实现技术；同时针对特定的算法，研究相应的泛型编程技术。研究集成平台的脚本语言技术，对脚本语言运行管理环境，编辑，实现，调试及运行功能进行研究，建立脚本语言管理系统。基于平台技术，构建流固耦合计算集成环境，实现多场耦合的可视化流程定制，完成面向工程的多场耦合大规模集成计算应用实例。

项目研发基于工程与科学计算软件集成平台SiPESC（Software Integration Platform for Engineering and Scientific Computation），目前已完成了愈200万行代码编程，构建了计算平台；已发展了多种计算力学理论和高性能数值算法，并成功研发了十余个专用系统；通过网站免费发布，下载量超5000次。已构建的软件平台及所发展的软件设计方法和模式为未来发展奠定了良好的基础。主要实现以下功能：(1) 研发SiPESC的集成开发环境，可快速实现软件定制功能与集成外部软件。(2) 研发集成平台可视化活动流程定制工具和运行管理系统，辅助用户定制计算流程图，通过配置流程图各节点的调用关系后，可启动流程图的动态执行过程，完成多软件/多模块集成计算任务。(3) 研究适用计算力学数值算法库的框架设计方案和数值算法设计模式。提出面向集成的算法库框架的设计方案和软件实现标准；研究与数据结构无关、数值模型无关、可扩展的算法设计方案；研究数值算法设计模式，提出“算法+模式”的数值算法程序实现技术；针对特定的算法，如结构动力方程时程积分与特征值求解算法，研究相应的泛型编程技术。(4) 研究面向多系统协同计算的异构软件集成技术。研究面向数值计算软件系统集成的软件设计方案和管理机制；研发适用于本地 (可执行程序)、局域网 (面向组件)、互联网 (面向服务、网格计算) 系统调用的管理系统和集成标准；研发数据文件转换工具，提出数据模版转换技术，研发数据转换管理工具，辅助用户完成系统间数据转换任务。(5) 研究集成平台的脚本语言技术。研发脚本语言运行管理环境，实现编辑、调试及运行功能；建立面向集成计算的脚本语言管理系统，提出系统功能模块动态管理机制，实现脚本语言功能实时扩充。基于上述平台功能技术，构建集成计算分析优化集成环境，在一个统一的仿真集成分析平台下，实现多学科的可视化流程计算，完成面向工程的多学科集成优化应用。而对于具体科学问题的研究，应着眼于计算力学软件集成平台研发后的推广和进一步应用。