Начальный коммит: Vulkan-редактор SimVulcan + исследование KBC-LBM
Состояние на момент заведения репозитория. C++ приложение (src/, shaders/, tests/) — минимальный редактор 3D-моделей на Vulkan 1.3: орбитальная камера, три опорные сетки через начало координат, загрузка .obj с режимами отображения. Весь Vulkan изолирован в src/vk/. Исследование (docs/) — оригинальные статьи по KBC (docs/origins) и Python-решатель D2Q9 KBC-N1 с AMR 2x и SDF+Bouzidi (docs/theory). В решателе перед коммитом исправлены дефекты, найденные сверкой с первоисточниками: относительный порог знаменателя энтропийного стабилизатора (абсолютный вырождал KBC в LBGK на 77-99% узлов), заворот вход/выход в углах домена, диагностика средней плотности по фиктивным узлам тела, зашитый refine=2. Подробности — docs/theory/solver_2x_sdf/README.md. Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
Claude Opus 5
@@ -0,0 +1,138 @@
|
||||
# Конфигурация модели 2×+SDF. Всё в одном месте, чтобы математику/режимы было легко менять.
|
||||
# Единицы — решёточные (lu — длина воксель, ts — шаг по времени).
|
||||
import os
|
||||
from dataclasses import dataclass
|
||||
from typing import Optional
|
||||
|
||||
@dataclass
|
||||
class Config:
|
||||
# --- сетка / геометрия L0 (умеренно расширены: меньше блокировка + больше следа) ---
|
||||
Nx: int = 174 # домен по x (цилиндр на 40 → ~8.4D вниз по потоку до выхода)
|
||||
Ny: int = 90 # домен по y (стенки free-slip; блокировка β=D/Ny — варьируется серией)
|
||||
D: int = 16 # диаметр цилиндра на грубом уровне L0
|
||||
cx: int = 40
|
||||
cy: Optional[int] = None # центр по вертикали; по умолчанию Ny//2 (см. __post_init__)
|
||||
|
||||
# --- физика ---
|
||||
U: float = 0.07 # скорость набегающего потока
|
||||
Re: float = 150.0 # число Рейнольдса по D и U
|
||||
|
||||
# --- время ---
|
||||
steps: int = 100000
|
||||
ramp: int = 1000 # smoothstep-разгон входной скорости (гасит импульсный старт)
|
||||
frame_every: int = 34 # период сохранения кадров для гифки
|
||||
|
||||
# --- патч уровня L1 (в координатах L0); refine=2 → разрешение Δx/2 ---
|
||||
ax1: Optional[int] = None # по умолчанию cx − 1.5D (запас перед телом; см. __post_init__)
|
||||
bx1: Optional[int] = None # по умолчанию cx + 6.25D (расширен в след)
|
||||
ay1: Optional[int] = None # по умолчанию cy − 2D (центрирован по cy)
|
||||
by1: Optional[int] = None # по умолчанию cy + 2D
|
||||
refine: int = 2 # коэффициент измельчения L1 (модель «2×» рассчитана на 2)
|
||||
|
||||
# --- зонд скорости в следе: px = cx + probe_dx*D, py = cy (берётся с тонкой сетки L1) ---
|
||||
probe_dx: int = 3
|
||||
|
||||
# --- стартовое возмущение (триггер вихревой дорожки): поперечный sin-импульс входа ---
|
||||
pert_amp: float = 0.1 # амплитуда u_y входа, доля от U (0 — выключить)
|
||||
pert_dur: int = 300 # длительность импульса в шагах; окно [ramp, ramp+pert_dur]
|
||||
|
||||
# --- кросс-чек силы: интеграл тензора напряжений σ·n по окружности R1+δ на L1 (forces_stress.py) ---
|
||||
stress_every: int = 50 # период выборки в шагах L0 (0 — выключить кросс-чек)
|
||||
stress_ntheta: int = 256 # число точек контура по углу
|
||||
stress_delta: float = 2.0 # отступ контура от поверхности (в тонких ячейках L1);
|
||||
# δ=2 → билинейный стенсиль не трогает Bouzidi-зону (q_max≈0.98)
|
||||
|
||||
# --- ГУ выхода: режим поперечной скорости на Zou-He давление-выходе ---
|
||||
# "zero" — классика: uy=0 на выходе (жёстко; отражает вихри дорожки)
|
||||
# "extrapolate" — uy берётся из соседнего столбца (нуль-градиент); ρ-якорь сохраняется
|
||||
outlet_uy: str = "zero"
|
||||
|
||||
# --- губка (absorbing layer) перед выходом: плавный рост вязкости в последних sponge_len
|
||||
# столбцах L0 (smoothstep, ν → ν·sponge_nu_mult). Гасит вихри И акустику до прихода на
|
||||
# давление-выход. Зачем: канал «вход-скорость + выход-давление» — недодемпфированный
|
||||
# акустический резонатор (затухание моды ∝ ν(π/Nx)²); на длинных доменах мода раскачивается
|
||||
# стартовым транзиентом → смещённый режим ⟨ρ⟩≈1.66 или взрыв (факторное исследование,
|
||||
# эксперимент №1: F1/F2/F3/F5). 0 — выключена.
|
||||
sponge_len: int = 0
|
||||
sponge_nu_mult: float = 30.0
|
||||
|
||||
# --- исполнение ---
|
||||
use_cuda_graph: bool = True
|
||||
|
||||
def __post_init__(self):
|
||||
# производная геометрия по вертикали: центр и патч следуют за Ny (для серии по блокировке)
|
||||
if self.cy is None:
|
||||
self.cy = self.Ny // 2
|
||||
if self.ay1 is None:
|
||||
self.ay1 = self.cy - 2 * self.D
|
||||
if self.by1 is None:
|
||||
self.by1 = self.cy + 2 * self.D
|
||||
# производная геометрия по горизонтали: патч следует за cx (для факторов вход/выход)
|
||||
if self.ax1 is None:
|
||||
self.ax1 = self.cx - (3 * self.D) // 2
|
||||
if self.bx1 is None:
|
||||
self.bx1 = self.cx + (25 * self.D) // 4
|
||||
assert 1 <= self.ay1 < self.by1 <= self.Ny - 2, (
|
||||
f"патч L1 [{self.ay1},{self.by1}] должен лежать строго внутри (0,{self.Ny-1}) — "
|
||||
f"specular-ряды стенок не накрывать; минимально допустимое Ny ≈ {4*self.D + 6}")
|
||||
assert 2 <= self.ax1 < self.cx < self.bx1 <= self.Nx - 2, (
|
||||
f"патч L1 [{self.ax1},{self.bx1}] должен лежать строго внутри (1,{self.Nx-1}) "
|
||||
f"и накрывать тело (cx={self.cx})")
|
||||
assert self.outlet_uy in ("zero", "extrapolate"), self.outlet_uy
|
||||
if self.sponge_len:
|
||||
assert self.Nx - 1 - self.sponge_len > self.bx1, (
|
||||
f"губка (последние {self.sponge_len} столбцов) не должна накрывать патч L1 "
|
||||
f"(bx1={self.bx1}, Nx={self.Nx})")
|
||||
|
||||
# ---------- производные величины ----------
|
||||
@property
|
||||
def nu(self): return self.U * self.D / self.Re # кинематическая вязкость (lu²/ts)
|
||||
@property
|
||||
def tau0(self): return self.nu / (1.0/3.0) + 0.5 # время релаксации на L0 (cs²=1/3)
|
||||
@property
|
||||
def tau1(self): # связка τ при измельчении в r раз: ν одна и та же ⇒ τ_f = r(τ_c − ½) + ½
|
||||
return self.refine * (self.tau0 - 0.5) + 0.5
|
||||
@property
|
||||
def beta0(self): return 1.0 / (2.0 * self.tau0) # β = 1/(2τ) для KBC/BGK на L0
|
||||
@property
|
||||
def beta1(self): return 1.0 / (2.0 * self.tau1) # β на L1
|
||||
@property
|
||||
def R01(self): # масштаб неравновесной части грубый→тонкий: f^neq ∝ τ·δt ⇒ (τ_f/τ_c)/r
|
||||
return self.tau1 / (self.refine * self.tau0)
|
||||
@property
|
||||
def Rf01(self): return 1.0 / self.R01 # тонкий→грубый
|
||||
@property
|
||||
def DL(self): return self.refine * self.D # эффективный диаметр у тела (на L1)
|
||||
@property
|
||||
def px(self): return self.cx + self.probe_dx * self.D
|
||||
@property
|
||||
def py(self): return self.cy
|
||||
|
||||
def from_env(**overrides):
|
||||
"""Создать Config с учётом переменных окружения и явных overrides.
|
||||
Геометрия (AMR_NY/AMR_NX/AMR_CX) попадает в overrides ДО конструктора —
|
||||
производные cy/ay1/by1/ax1/bx1 строятся в __post_init__."""
|
||||
if "Ny" not in overrides and os.environ.get("AMR_NY"):
|
||||
overrides["Ny"] = int(os.environ["AMR_NY"])
|
||||
if "Nx" not in overrides and os.environ.get("AMR_NX"):
|
||||
overrides["Nx"] = int(os.environ["AMR_NX"])
|
||||
if "cx" not in overrides and os.environ.get("AMR_CX"):
|
||||
overrides["cx"] = int(os.environ["AMR_CX"])
|
||||
if "outlet_uy" not in overrides and os.environ.get("AMR_OUTLET_UY"):
|
||||
overrides["outlet_uy"] = os.environ["AMR_OUTLET_UY"]
|
||||
if "sponge_len" not in overrides and os.environ.get("AMR_SPONGE_LEN"):
|
||||
overrides["sponge_len"] = int(os.environ["AMR_SPONGE_LEN"])
|
||||
if "sponge_nu_mult" not in overrides and os.environ.get("AMR_SPONGE_NU"):
|
||||
overrides["sponge_nu_mult"] = float(os.environ["AMR_SPONGE_NU"])
|
||||
cfg = Config(**overrides)
|
||||
if os.environ.get("AMR_STEPS"):
|
||||
cfg.steps = int(os.environ["AMR_STEPS"])
|
||||
if "AMR_CUDAGRAPH" in os.environ:
|
||||
cfg.use_cuda_graph = (os.environ["AMR_CUDAGRAPH"] != "0")
|
||||
if os.environ.get("AMR_STRESS_EVERY"):
|
||||
cfg.stress_every = int(os.environ["AMR_STRESS_EVERY"])
|
||||
if os.environ.get("AMR_STRESS_NTHETA"):
|
||||
cfg.stress_ntheta = int(os.environ["AMR_STRESS_NTHETA"])
|
||||
if os.environ.get("AMR_STRESS_DELTA"):
|
||||
cfg.stress_delta = float(os.environ["AMR_STRESS_DELTA"])
|
||||
return cfg
|
||||
Reference in New Issue
Block a user