Palace

参考资料

Palace参考可见 https://awslabs.github.io/palace/dev/ ，其中介绍了编译安装，但是没有提供第三方库，需要用户自己配置，Palace前处理文件json中定义了物理模型，对json文件格式进行了详细介绍。

编译安装

按照如下操作在FENGSim中编译Palace。

  • 首先克隆FENGSim。

    git clone https://github.com/OpenDigitalTwin-Dev/FENGSim.git

  • 将MultiX克隆到 FENGSim/toolkit 路径下。

    cd FENGSim/toolkit
git clone https://github.com/OpenDigitalTwin-Dev/MultiX.git

  • 将NLA克隆到 FENGSim/toolkit 路径下。

    cd FENGSim/toolkit
git clone https://github.com/OpenDigitalTwin-Dev/NLA.git

  • 将CEM克隆到 FENGSim/toolkit 路径下。

    cd FENGSim/toolkit
git clone https://github.com/OpenDigitalTwin-Dev/CEM.git

  • 在 FENGSim/toolkit/MultiX/extern/ALE/ 中有一个install脚本，运行该脚本。

    cd FENGSim/toolkit/MultiX/extern/ALE/
./install.sh

  • 在 FENGSim/toolkit/CEM/palace 中有一个install脚本，直接运行该脚本可以在Ubuntu24.04下编译Palace，无需其他操作。

    cd FENGSim/toolkit/CEM/palace
./install

编译后，Palace安装在 FENGSim/toolkit/CEM/install/palace_install 路径下。

这里需要注意的是， FENGSim/toolkit/CEM/palace/palace/models/postoperator.cpp 编译有问题。需要将以下函数名中的Coeff和VCoeff去掉。

RegisterVCoeffField
DeregisterVCoeffField
RegisterCoeffField
DeregisterCoeffField
CoeffFieldMapType
VCoeffFieldMapType
GetCoeffFieldMap
GetVCoeffFieldMap

并将以下函数调用注销掉。

paraview_bdr.SetBoundaryOutput(true);
paraview_bdr.RegisterField(*)
paraview.RegisterField("U_e", U_e.get());
paraview.RegisterField("U_m", U_m.get());
paraview.RegisterField("S", S.get());

如果用阿里云服务器root账户编译Palace，Petsc编译中的mpi并行会报错，如果是用docker中root账户，Palace并行计算也会报错，因此采用非root账户。

算例测试

静电算例

直接运行Palace可执行程序 FENGSim/toolkit/CEM/install/palace_install/bin/palace 会有第三方链接库路径问题，暂时换一种方法运行。 在 FENGSim/starter/palace/examples/ 目录中保存了 FENGSim/toolkit/CEM/palace/examples/ 目录下Palace自带的例子，例子介绍可见链接 https://awslabs.github.io/palace/dev/examples/examples/ 。按照如下操作运行Capacitance Matrix for Two Spheres算例。

cd FENGSim/starter/palace/examples/spheres
./../../../../toolkit/CEM/palace/palace/build/palace-x86_64.bin spheres.json

用Paraview打开 FENGSim/starter/palace/examples/spheres/postpro/paraview/electrostatic/electrostatic.pvd ，如下图。

alternate text

静磁算例

首先将.xml格式配置文件转为.json格式配置文件，如下图。

alternate text

再按照如下操作运行静磁算例。

cd FENGSim/starter/palace/examples/static_mag
./../../../../toolkit/CEM/palace/palace/build/palace-x86_64.bin mag2.json

用Paraview打开 FENGSim/starter/palace/examples/static_mag/postpro/paraview/magnetostatic/magnetostatic.pvd ，需要使用Filters中的Glyph，如下图。

_images/mag_21.png _images/mag_11.png

前后处理

Palace前后处理文件比较简单，网格剖分采用Gmsh，在 FENGSim/starter/palace/examples/spheres/mesh 目录下，mesh.jl文件是Gmsh网格剖分操作，通过Julia接口操作，spheres.msh是生成的网格文件。在 FENGSim/starter/palace/examples/spheres/ 目录下spheres.json文件中定义了物理模型以及解法器。在 FENGSim/starter/palace/examples/spheres/postpro 目录下是生成的结果文件， FENGSim/starter/palace/examples/spheres/postpro/paraview 目录下是生成的vtk文件。Palace原始例子中给的网格文件spheres.msh是高阶有限元用的，在 FENGSim/starter/palace/examples/spheres/ 目录下有一个spheres.geo文件，这个文件是gmsh建模的脚本，可以用gmsh打开spheres.geo，然后剖分得到一阶有限元的网格文件spheres2.msh，保存到 FENGSim/starter/palace/examples/spheres/mesh 目录下。

Gmsh的msh网格文件介绍可以在 https://web.mit.edu/gmsh_v3.0.1/gmsh.pdf 第9.1节找到，以spheres.msh为例介绍。

$MeshFormat
2.2 0 8
$EndMeshFormat
$PhysicalNames
4
2 2 "farfield"
2 3 "sphere_a"
2 4 "sphere_b"
3 1 "domain"
$EndPhysicalNames
$Nodes
48882
1 4.592425496802574e-15 -1.124819836996393e-30 75
2 4.592425496802574e-15 -1.124819836996393e-30 -75
3 -2.5 0 1
4 -2.5 0 -1
5 2.5 0 2
6 2.5 0 -2
.......
$EndNodes
$Elements
11317
1 21 2 2 1 2 234 225 295 296 297 298 299 300 301
2 21 2 2 1 127 227 129 302 303 304 305 306 307 308
3 21 2 2 1 175 213 184 309 310 311 312 313 314 315
4 21 2 2 1 238 243 183 316 317 318 319 320 321 322
.......
437 21 2 3 2 2020 3 2093 2112 2113 2114 2115 2116 2117 2118
438 21 2 3 2 2053 2078 2079 2119 2120 2121 2122 2123 2124 2125
439 21 2 3 2 2078 2086 2102 2126 2127 2128 2129 2130 2131 2132
440 21 2 3 2 2086 2075 2102 2133 2134 2135 2136 2129 2128 2137
.......
645 21 2 4 3 2961 2958 2997 3021 3022 3023 3024 3025 3026 3027
646 21 2 4 3 2944 2941 2995 3028 3029 3030 3031 3032 3033 3034
647 21 2 4 3 2946 2945 2977 3035 3036 3037 3038 3039 3040 3041
648 21 2 4 3 2936 2945 2946 3042 3043 3036 3035 3044 3045 3046
.......
845 29 2 1 3 3805 3806 3807 3808 5287 5288 5289 5290 5291 5292 5293 5294 5295 5296 5297 5298 5299 5300 5301 5302
846 29 2 1 3 3809 3810 3811 2992 5303 5304 5305 5306 5307 5308 5309 5310 5311 5312 5313 5314 5315 5316 5317 5318
847 29 2 1 3 3812 3813 3814 3811 5319 5320 5321 5322 5323 5324 5325 5326 5327 5328 5329 5330 5331 5332 5333 5334
848 29 2 1 3 3815 3816 3817 3818 5335 5336 5337 5338 5339 5340 5341 5342 5343 5344 5345 5346 5347 5348 5349 5350
.......
$EndElements

MeshFormat保持不变。PhysicalNames中定义了4个物理定义，其中3个边界和1个区域，首先给出物理定义个数为4，之后到结束关键字，第1列是维数，第2列是编号，例如farfield、sphere_a和sphere_b的维数是2，domain的维数是3。Elements中定义了边界面网格单元和体网格单元，首先给出单元个数为11317，之后到结束关键字，第2列是单元类型，例如21为10节点3阶三角形单元，29为20节点3阶四面体单元，可以在106页和107页找到，第4列对应了PhysicalNames中的编号，第5列为网格单元集合编号，集合编号按照点、线、面、实体分类编号，spheres.msh例子中有三个面，编号分别为1、2、3，有一个实体，编号为3。整个文件可以用Gmsh图形用户界面操作获得，需要选择保存成msh格式，再次选择Version 2 ASCII，目前Gmsh有新的网格格式Version 4 ASCII。

格式转换

xml转json

在 FENGSim/starter/palace/examples/spheres/ 路径下有两个python脚本，分别是xml2json.py和xml2json2.py， xml2json.py是原封不动将xml中字典格式转换为json，xml2json2.py是将xml中网格组名称去掉后转换为json。 运行xml2json2.py，会要求从命令行输入xml文件名称和网格文件名称，名称不用输入后缀名，网格文件默认保存在 FENGSim/starter/palace/examples/spheres/mesh 路径下， 运行结果如下图，并生成data3.json文件。

alternate text

在 FENGSim/starter/palace/examples/spheres/ 路径下有两个例子， 一个是原始Palace给的电容矩阵例子，xml和msh文件名称分别为configure_spheres.xml和spheres.msh，这个例子中用了Ground和Terminal的边界条件， 另外一个是自定义的例子，xml和msh文件名称分别为configure_ex_3d.xml和ex_3d.msh，这个例子中测试了Ground、Terminal、ZeroCharge三种边界条件。 这两个例子测试了xml2json2.py。

alternate text