开发目的

基于FastCAE平台开发的多物理场仿真软件，是为了更有效地控制多物理场耦合问题中的重要特征参数，如流体与固体的相互作用力和温度分布，进行了耦合分析。通过该耦合分析，能够深入研究多物理场相互作用的特性，并探索如何优化这些参数对系统行为的影响。

这项分析基于FastCAE和OpenFOAM、CalculiX开源求解器的整合，通过开发适配器建立交互以实现耦合。

项目开发设计

本软件系统主要分为三个方面：前处理方面，适配器方面，求解器方面。

前处理是软件直接与用户进行交互的部分，实现对象选择与用户参数输入，同时将可视化渲染场景展现给用户，让用户直观方便的操作项目内容，检查数据的对错。

适配器主要是采用preCICE-adapters来进行处理不同模拟代码之间的交互。适配器在preCICE框架中担负着关键的角色，其主要功能包括：

1. 接口转换： 适配器负责将不同物理模拟代码的输入和输出转换为preCICE框架所能理解的通用格式。通过接口转换，preCICE能够无缝地整合来自不同来源的模拟数据。

2. 时间步同步： 为了确保不同模拟代码在相同时间点上进行相互作用，适配器负责协调各代码之间的时间步。

3. 通信： 适配器处理模拟代码之间的通信，确保它们能够传递必要的信息，如边界条件、网格信息等。

4. 错误处理： 适配器负责处理可能出现的错误情况，以确保耦合模拟的稳健性。

求解器则是该软件的核心功能层，实现了针对输入调用不同求解器，输出给数据层进行数据文件解析。

本软件系统，采用C++语言为开发语言，软件UI采用FastCAE平台进行开发。展示三维几何文件，以及生成结果文件渲染采用的是开源图形图像处理库VTK。在进行网格操作、参数配置过程生成的中间数据采用轻量化XML文件进行存储，不需要安装、操作灵活。

采用以下的实现技术路线：

项目案例验证

本项目基于Elasticflap弹性板流固耦合案例、Perpendicular flap垂直襟翼案例和Elastic tube 3D三维膨胀案例来验证项目的开发功能。

Elastic Flap弹性板案例是一个经典的结构分析示例，在这个案例中，弹性板固定在一端，受到左侧的来流冲击，从而产生变形和应力。

这个案例包括设置材料属性（如弹性模量和泊松比）、应用边界条件（如固定支撑和载荷）等操作准备模型进行仿真分析。通过对弹性板的分析，用户可以了解到结构在受力后的变形情况、应力分布情况。

"Perpendicular Flap"（垂直襟翼）案例指的是一个垂直于来流方向设置的襟翼。通过改变襟翼的角度，可以研究襟翼对周围流场的影响，包括流速分布、压力分布等参数的变化。

"Elastic Tube 3D"案例中，模拟的对象是一个具有弹性的管道，其内部受到均匀的压力作用，导致管道膨胀。

项目展示

1、首先需要在FaseCAE上插入本插件libPluginPrecice

2、在控制面板几何分析中的算例上右击，类型选择本插件创建新案例

3、点击仿真参数设置左边的扩展

4、打开选择文件左边的扩展

5、左键点击OpenFoamInterface，选择自己想要计算的OpenFOAM文件后，点击扫描文件。若是扫描失败，下面文本框会显示扫描失败的原因。扫描成功，则扫描文件右边的文本栏会显示扫描成功。清空按钮可以将刚刚选择的文件从本界面删除。Calculix部分的操作和这相同。

6、点击参数设置左边的扩展，刚刚选择的文件中的数据全都到对应的Settings中，并且生成了初始文件格式为xml的Precice文件。

7、更改完参数后点击保存参数，将会在对应的文件中相应的位置进行数据的更改。点击开始运行后，就会进行耦合计算。会有监控窗口弹出，上面可以在OpenFoam和Calculix的监控界面来回切换。

8、在左边控制面板中的OpenFoamVector上右键点击Refresh，会显示出可供选择可视化的目录，拥有播放等功能。以下是一些可视化的结果。