CN112861374B - 基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法、装置和设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法、装置、设备和存储介质，包括：在每轮迭代中，根据由最新求解的物理量确定的当前残差生成第一向量，并输入至预控制器；基于第一流体速度对应向量，得到第二流体速度对应向量；根据第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量，得到散度；根据散度和第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组；根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量；通过预控制器输出第二向量；基于第二向量重新求解物理量，并基于重新求解的物理量重新确定当前残差以继续迭代，基于迭代停止时最终求解的物理量，进行多物理现象的耦合仿真处理。本方案能够提高仿真效率。

Description

基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法、装置和设备

技术领域

本申请涉及仿真技术领域、更涉及多物理耦合仿真技术领域，特别是涉及一种基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法、装置和设备。

背景技术

随着科学技术的发展，仿真技术越来越受到重视，被逐步应用到各大领域的研究当中。多物理耦合仿真，在仿真技术中具有非常重要的意义。所谓多物理耦合仿真，涉及对多种物理现象互相影响的物理问题求解。通常有强耦合以及弱耦合形式，进行多物理耦合仿真求解。强耦合仿真求解凭借其更准确、更可靠的优势，得到越来越多的关注。

传统方法中，在进行强耦合仿真求解时，一般会采用通过迭代方法求解大型线性系统的方式来实现，然而，求解大型线性系统时难以收敛，需要大量迭代，从而耗费大量计算量，导致多物理耦合仿真处理的效率也比较低。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高仿真处理效率的基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法，所述方法包括：

在通过迭代求解线性系统进行多物理耦合仿真处理时，在每轮迭代中，根据由最新求解的物理量确定的当前残差生成第一向量，并将所述第一向量输入至预控制器；所述物理量用于反映多物理现象相互影响的物理问题；所述第一向量中包括第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量；

通过预控制器基于第一流体速度对应向量，得到第二流体速度对应向量；

根据所述第二流体速度对应向量和所述第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度；

根据所述散度和所述第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组；

根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量；

通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量；

基于所述第二向量重新求解物理量，并基于重新求解的物理量重新确定当前残差以继续迭代，直至迭代停止；

基于迭代停止时最终求解的物理量，进行多物理现象的耦合仿真处理。

在一个实施例中，所述基于所述第一流体速度对应向量，得到第二流体速度对应向量，包括：

获取物理系统的扩散常量、第一时间步长、预设的离散格式和空间索引列表；

通过预控制器基于所述物理系统的扩散常量、所述第一时间步长、所述第一流体速度对应向量、所述预设的离散格式以及所述空间索引列表，调用扩散方程求解器，求解第二流体速度对应向量。

在一个实施例中，所述根据所述第二流体速度对应向量和所述第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度，包括：

根据空间索引列表中记录的空间位置和元素位置之间的索引映射关系，将所述第二流体速度对应向量和所述第一固体速度对应向量中的元素，映射到空间中；

根据映射后的结果，计算当前流固速度场在空间中的散度。

在一个实施例中，所述映射后的结果，包括一个三维数组；所述三维数组中每三个元素分别对应空间中的一个点；

根据映射后的结果计算当前流固速度场在空间中的散度，包括：

通过散度计算，将所述三维数组中对应于同一点的三个元素转换为一个元素，以使得空间中每个点对应于一个元素，得到当前流固速度场在空间中的散度。

在一个实施例中，所述根据所述散度和所述第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组，包括：

根据空间索引列表中记录的空间位置和元素位置之间的索引映射关系，将当前流固速度场在空间中的散度进行平铺映射，得到平铺数组；

根据所述平铺数组和第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组。

在一个实施例中，所述方法还包括：

获取系统时间步长、固体的几何形态信息以及固体质点质量；

所述根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量，包括：

根据所述第二流体压强对应数组、第一固体速度对应向量、所述系统时间步长、所述几何形态信息以及所述固体质点质量，得到第二固体速度对应向量。

在一个实施例中，所述根据所述第二流体压强对应数组、第一固体速度对应向量、所述系统时间步长、所述几何形态信息以及所述固体质点质量，得到第二固体速度对应向量，包括：

根据固体的几何形态信息和第二流体压强对应数组，确定固体上各质点所受的外在流体压力；

根据所述外在流体压力、第一固体速度对应向量、固体质点质量、系统时间步长以及空间索引列表，求解第二固体速度对应向量。

在一个实施例中，所述通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量，包括：

通过所述预控制器，按照构成所述第一向量的次序，根据所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量构成第二向量；其中，构成的所述第二向量和所述第一向量具有相同结构。

在一个实施例中，所述方法还包括：

根据所述第二固体速度对应向量和所述第二流体速度对应向量，重新确定当前流固速度场在空间中的散度；

根据重新确定的所述散度和所述第一流体压强对应数组，得到最终的第二流体压强对应数组；

所述通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量，包括：

通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、所述最终的第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量。

一种基于预控制器的多物理耦合仿真处理装置，所述装置包括：

预控制输入模块，用于在通过迭代求解线性系统进行多物理耦合仿真处理时，在每轮迭代中，根据由最新求解的物理量确定的当前残差生成第一向量，并将所述第一向量输入至预控制器；所述物理量用于反映多物理现象相互影响的物理问题；所述第一向量中包括第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量；

预控制模块，用于通过预控制器基于第一流体速度对应向量，得到第二流体速度对应向量；根据所述第二流体速度对应向量和所述第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度；根据所述散度和所述第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组；根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量；

预控制输出模块，用于通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量；

迭代模块，用于基于所述第二向量重新求解物理量，并基于重新求解的物理量重新确定当前残差以继续迭代，直至迭代停止；

耦合仿真模块，用于基于迭代停止时最终求解的物理量，进行多物理现象的耦合仿真处理。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请各实施例的基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法中的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下实现本申请各实施例的基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法中的步骤。

上述基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法、装置、计算机设备和存储介质，在迭代进行多物理耦合仿真处理时，在每轮迭代中，根据由最新求解的物理量确定的当前残差生成第一向量，并将第一向量输入至预控制器，从而结合预控制器来加快迭代收敛，在使用预控制器时，先基于第一流体速度对应向量，得到第二流体速度对应向量，然后，基于第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度，进而结合第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组。再根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量；通过预控制器输出包括第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量。相当于在使用预控制器时结合了时间分离处理，能够更加快速、有效地预测求解的方向，进而可以加速迭代收敛，从而能够节省计算资源，提高多物理耦合仿真的效率。

附图说明

图1为一个实施例中基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法的应用环境图；

图2为一个实施例中基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法的流程示意图；

图3为一个实施例中基于预控制器的多物理耦合仿真处理装置的框图；

图4为另一个实施例中基于预控制器的多物理耦合仿真处理装置的框图；

图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图；

图6为另一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法可以由计算机设备执行，计算机设备可以为终端或服务器。可以理解的是，该方法还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。图1中仅以计算机设备为服务器为例进行示意说明。

如图1所示，服务器102通过执行本申请提供的基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法进行仿真处理后，可以向终端104输出仿真处理结果。终端104则可以展示该仿真处理结果。比如，终端可以调用图形处理器，对多物理现象的耦合仿真处理结果进行图像渲染，以呈现所仿真的多物理现象。

可以理解，该方法可以应用于多种仿真领域中，比如，天气仿真领域、洪涝灾害模拟仿真领域、生物组织-血流仿真应用领域等中，对此不再进行一一列举，该方法可以适用于所有涉及流固耦合系统多物理现象研究的领域，可以进行力学、电学、光学、磁学效应的仿真计算。以生物组织-血流仿真应用领域为例，终端104则可以展示仿真的血流在生物组织中流动的场景(血流和生物组织都是仿真得到的)，供技术人员查看。

需要说明的是，本申请的方法大大减少了计算力，所以也可以由终端自身执行本申请提供的基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法，并进行输出，可以不需要由服务器执行该方法。本申请对执行该本申请提供的基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法的具体计算机设备不作限定。

在一个实施例中，本申请的方案，属于应用于数字孪生情景下的基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法。数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法，本实施例以该方法应用于计算机设备进行举例说明，计算机设备可以是终端或服务器。本实施例中，该方法包括以下步骤：

步骤202，在通过迭代求解线性系统进行多物理耦合仿真处理时，在每轮迭代中，根据由最新求解的物理量确定的当前残差生成第一向量，并将第一向量输入至预控制器。

其中，物理量用于反映多物理现象相互影响的物理问题。可以理解，多物理耦合仿真中涉及到的求解，即为求解反映多物理现象相互影响的物理问题的物理量。在求解这些物理量以后，可以基于这些物理量实现多物理耦合仿真。

第一向量中包括第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量。

其中，第一流体速度对应向量，是一组平铺的向量(即，一维的向量)，按序地每三个元素逻辑上对应于空间中流体上一个点的速度。可以理解，第一流体速度对应向量中每三个元素，仅与空间中流体上的点的速度相对应，而并不是流体上的点的实际速度。相当于，第一流体速度对应向量，仅与空间中流体上各点的结构相一致，而并没有实质的物理意义，即并不代表各点实际速度。

为了便于理解现举例说明，假设，空间中流体上一共有50个点，那么，第一流体速度对应向量中就有150个元素，按序地每三个元素对应于空间中流体上的一个点的速度。以空间中流体上一个点M为例，该点M的速度在第一流体速度对应向量中有相对应的三个元素，但这三个元素仅具备与点M的速度相对应的身份，而不代表点M的实际速度。

第一流体压强对应数组，是一组平铺的数值，每个元素逻辑上对应于空间中流体上一个点的压强。可以理解，第一流体压强对应数组中每个元素，仅与空间中流体上的点的压强相对应，而并不是流体上的点的实际压强。相当于，第一流体压强对应数组，仅与空间中流体上各点的结构相一致，而并没有实质的物理意义，即并不代表各点实际压强。

第一固体速度对应向量，是一组平铺的向量(即，一维的向量)，按序地每三个元素逻辑上对应于空间中固体上一个点的速度。可以理解，第一固体速度对应向量中每三个元素，仅与空间中固体上的点的速度相对应，而并不是固体上的点的实际速度。相当于，第一固体速度对应向量，仅与空间中固体上各点的结构相一致，而并没有实质的物理意义，即并不代表各点实际速度。

可以理解，由于第一向量中包括第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量这三部分结构，而待求解的物理量，是反映空间中流体和固体之间物理关系的物理量，所以，第一向量实际上与待求解的物理量的结构相一致，即，第一向量中各个元素位置与待求解的物理量相对应，但第一向量中各元素位置上填充的具体元素数值(即向量中各元素位置上填充的数据)，并不代表物理量的实际数值，即没有实质物理意义的。

需要说明的是，第一向量中并不限定第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量这三部结构之间放置的先后顺序，即，第一向量中可以将第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量按照任意顺序放置。此外，第一向量中甚至可以将第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量这三部分穿插放置。

可以理解，穿插放置，是指这三部分结构中任意一部分都可以拆分，然后，将拆分得到的各子部分进行任意放置，而并不限定必须将每种数据都放在一起。比如，第一向量中可以不用将所有的第一流体速度对应向量uPart1都放在一起，而是可以将uPart1拆分成2个部分uPart1-1和uPart1-2，那么，可以按照第一流体速度对应向量uPart1-1、第一流体压强对应数组pPart1、第一流体速度对应向量uPart1-2以及第一固体速度对应向量vPart1的顺序进行组合，得到第一向量。需要说明的是，这里仅以拆分第一流体速度对应向量为例说明可以将第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量这三部分穿插放置，而并不限定仅能拆分和穿插第一流体速度对应向量。

此外，第一向量中至少包括第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量，但不限定仅包括第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量。即，第一向量中除了包括第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量以外，还可以包括其他信息。

可以理解，在通过迭代求解线性系统进行多物理耦合仿真处理时，会进行多轮迭代，在每轮迭代中，都会求解出物理量，但是，在满足迭代停止条件之前每轮迭代中所求解的物理量，并非最终求解的物理量，只相当于中间结果，在满足迭代停止条件时，即最后一轮迭代所求解的物理量，才是最终的准确的物理量。

所以，在每轮迭代中，计算机设备可以获取到当前最新求解出的物理量，并根据最新求解出的物理量确定当前残差，然后，对当前残差进行一系列线性代数计算，得到第一向量。计算机设备可以将第一向量作为预控制器的输入。

可以理解，对于新的一轮迭代来说，用于确定当前残差的最新求解出的物理量，即为上一轮迭代求解出的物理量。即，在每一轮迭代中，可以根据上一轮迭代中求解出的物理量，确定当前残差以生成第一向量，并将第一向量输入至预控制器。

在一个实施例中，当前残差，是指根据最新求解的物理量确定的预测状态量与已知状态量之间的差。具体地，可以将最新求解的物理量输入至线性系统中，以对反应物理关系的状态量进行预测，得到预测状态量，线性系统中本身具有已知状态量，因而可以根据确定的预测状态量与已知状态量之间的差，得到当前残差。其中，预测状态量，是对反应物理关系的状态量的预测结果，即预测得到的用于反应物理关系的状态量。已知状态量，是已知的用于反应物理关系的状态量。可以理解，已知状态量是客观存在的数据。物理量整个迭代求解的过程，相当于将预测状态量逐渐与已知状态量逼近，从而求解出最准确的具有实质物理意义的物理量，以能够模拟仿真出最接近于真实场景的模拟仿真场景。

在一个实施例中，线性系统可以为KKT系统，即为Ax＝b，其中，b为已知状态量(即，已知的用于反应物理关系的状态量)，x为需要求解的物理量，A为用于反应系统时空物理关系的稀疏系数矩阵。在每轮迭代中，可以将最新求解的物理量x_new代入线性系统Ax＝b中的等式左侧，得到Ax_new即为预测状态量。进而可以根据已知状态量b与预测状态量Ax_new之间的差，得到当前残差r＝b-Ax_new。计算机设备可以对当前残差r做一系列线性代数计算生成第一向量v。

步骤204，通过预控制器基于第一流体速度对应向量，得到第二流体速度对应向量。

具体地，在将第一向量输入至预控制器后，计算机设备可以从第一向量中取出第一流体速度对应向量，基于取出的第一流体速度对应向量，确定第二流体速度对应向量。

需要说明的是，第二流体速度对应向量与第一流体速度对应向量的结构相同，元素数值不同。

步骤206，根据第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度。

具体地，计算机设备在得到第二流体速度对应向量之后，可以从第一向量中取出第一固体速度对应向量，然后，根据第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度。

步骤208，根据散度和第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组。

具体地，计算机设备可以从第一向量中取出第一流体压强对应数组，散度和第一流体压强对应数组，求解得到第二流体压强对应数组。

可以理解，由于散度是在空间中定义的，所以，计算机设备可以通过索引列表将当前流固速度场在空间中的散度进行索引平铺，得到一个平铺数组，然后根据平铺数组和第一流体压强对应数组，求解得到第二流体压强对应数组。

需要说明的是，第二流体压强对应数组与第一流体压强对应数组的结构相同，仅元素数值不同。

步骤210，根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量。

具体地，计算机设备可以基于预控制器，根据第一向量中的第一固体速度对应向量和第二流体压强对应数组，采用固体力学求解方法，计算得到第二固体速度对应向量。

同样地，第二固体速度对应向量与第一固体速度对应向量的结构相同，仅元素数值不同。

步骤212，通过预控制器输出包括第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量。

具体地，在求解出第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量之后，计算机设备可以通过预控制器，输出第二向量。其中，第二向量中包括第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量。

在一个实施例中，计算机设备可以直接根据求解的第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量，生成第二向量并输出。在另一个实施例中，计算机设备也可以用得到的第二固体速度对应向量替换掉步骤206中的第一固体速度对应向量，并重新执行步骤206～108，以重新计算第二流体压强对应数组。进一步地，计算机设备可以根据第二流体速度对应向量、重新计算得到的第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量，生成第二向量。

可以理解，第二向量与第一向量的结构相同，仅元素数值不同，所以，计算机设备可以在预控制过程中，按照第一向量中第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量之间的次序，将第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量组合，以构成第二向量。

需要说明的是，这里并不限定必须是按照第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的先后顺序构成第二向量，只要保证第二向量的结构与第一向量的结构一致即可。比如，若是按照第一流体压强对应数组pPart1、第一流体速度对应向量uPart1以及第一固体速度对应向量vPart1的顺序进行组合，得到第一向量。那么，可以按照第二流体压强对应数组pPart2、第二流体速度对应向量uPart2以及第二固体速度对应向量vPart2的顺序进行组合，得到第二向量。

步骤214，基于第二向量重新求解物理量，并基于重新求解的物理量重新确定当前残差以继续迭代，直至迭代停止；基于迭代停止时最终求解的物理量，进行多物理现象的耦合仿真处理。

需要说明的是，基于最终求解的物理量，进行多物理现象的耦合仿真处理，相当于基于最终求解的物理量，进行多物理现象的耦合仿真，以通过计算机设备模拟仿真出多物理现象。进而，还可以将模拟仿真的多物理现象进行图像渲染，以输出展示所仿真的多物理量现象。比如，对于生物组织-血流仿真来说，可以基于血流的流动速度等血流特征、生物组织的特征以及血流在生物组织中流动产生的物理现象等物理量，模拟仿真血流在生物组织中流动的场景。可以理解，最终求解的物理量并非单纯的数值，而是能够反映多物理现象相互影响的物理问题，属于具有实质物理意义的客观数据，因而基于最终求解的物理量进行多物理现象的耦合仿真处理，属于符合自然规律的实质性技术处理。

具体地，计算机设备可以对由预控制器输出的第二向量进行一系列线性代数计算，重新求解新的物理量。计算机设备可以将基于第二向量重新求解的物理量重新确定当前残差，并在未满足迭代停止条件时，基于重新确定的当前残差进行下一轮迭代。也就是，将下一轮迭代作为新的一轮迭代，以继续执行步骤202及后续步骤，即，根据重新确定的当前残差继续生成第一向量，并将第一向量输入至预控制器，并继续执行后续步骤，直至满足迭代停止条件后停止迭代。

可以理解，迭代停止时所求解的物理量，即为最终求解的、准确的物理量，所以，计算机设备可以基于迭代停止时最终求解的物理量进行多物理现象的耦合仿真处理。

为便于理解，现举例说明。比如，在第2轮迭代中，通过执行步骤202～112求解出第二向量后，可以基于该第二向量重新求解物理量，并基于重新求解的物理量重新确定当前残差，并将第3轮迭代作为新的一轮迭代，在第3轮迭代中，对第2轮迭代重新确定的当前残差做一系列线性代数计算，生成第一向量，以继续执行后续步骤，直至迭代停止，假设在迭代第5轮后就满足迭代停止条件了，则可以将第5轮迭代中求解的物理量作为最终求解的、准确的物理量。

在一个实施例中，迭代停止条件可以包括最新计算的当前残差满足预设收敛条件。其中，迭代停止条件可以是最新计算的当前残差的2范式小于或等于预设收敛精度，比如，预设收敛精度可以为10^-13。即，如果最新计算的当前残差的2范式小于或等于预设收敛精度，说明满足迭代停止条件，则可以退出迭代，求解完成。如果最新计算的当前残差的2范式大于预设收敛精度，则说明未满足迭代停止条件，则可以继续下一轮迭代处理。迭代停止条件还可以是迭代次数达到上限迭代次数，在达到上限迭代次数后，即可以停止迭代。

上述基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法，在迭代进行多物理耦合仿真处理时，在每轮迭代中，根据由最新求解的物理量确定的当前残差生成第一向量，并将第一向量输入至预控制器，从而结合预控制器来加快迭代收敛，在使用预控制器时，先基于第一流体速度对应向量，得到第二流体速度对应向量，然后，基于第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度，进而结合第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组。再根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量；通过预控制器输出包括第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量。相当于在使用预控制器时结合了时间分离处理，能够更加快速、有效地预测求解的方向，进而可以加速迭代收敛，从而能够节省计算资源，提高多物理耦合仿真的效率。

需要说明的是，本申请的方案是实质性的用于进行多物理耦合仿真处理的技术方案，即，相当于使用预控制器结合时间分离处理的技术手段，形成多物理耦合仿真处理的技术方案，能够解决传统多物理耦合仿真耗费大量计算量、效率低的技术问题，实现了节省计算资源、提高模拟仿真效率的技术效果。

可以理解，在求解第一向量中三个子向量任意一个在第二向量中对应的向量时，将第一向量中其他子向量作为已知量，相当于在使用预控制器时结合了时间分离法，从而经过几次轮换，就可以求解出第一向量中三个子向量分别在第二向量中对应的向量，因而可以快速求解出第二向量，从而可以加速迭代收敛，提高多物理耦合仿真的效率。

通过实验数据证明，采用本申请的方法能够使得求解的迭代次数从数万次减少到了25次，大大加速了迭代收敛，减少了计算资源的消耗，也提高了多物理耦合仿真的效率。相当于能够避免消耗较多计算机资源就能够快速地输出多物理现象的耦合仿真结果。就比如，传统方法可能要花费较多时间才能输出血流-生物组织仿真场景，而采用本申请的方案能够非常快捷地、在短时间内就能够模拟仿真出血流-生物组织仿真场景，大大节省了在进行仿真处理时计算资源的消耗，起到了节省计算资源这一实质性技术效果。

然后，采用本申请的基于时间分离法的预控制器求解物理问题时，所需的迭代次数不再和物理问题空间离散分辨率相关，即，在不改变收敛判定条件的前提下，即使不断成倍的增加物理系统的空间分辨率，收敛所需要的迭代次数并不会增加，从而实现了在不增加计算资源的情况下，提高了多物理耦合仿真的质量。

此外，本申请各实施例中的子步骤都是采取线性计算复杂和高并发的计算方法，所以，使得最终系统的计算是高并发的，大大提高了效率。

可以理解，本申请的方案使得在大规模求解大量不同物理现象的强耦合仿真成为了现实，属于能够适用于多种应用领域中的仿真，实现了对多种应用领域的精准、快速的仿真处理。

在一个实施例中，步骤204通过预控制器基于第一流体速度对应向量，得到第二流体速度对应向量包括：获取物理系统的扩散常量、第一时间步长、预设的离散格式和空间索引列表；通过预控制器基于物理系统的扩散常量、第一时间步长、第一流体速度对应向量、预设的离散格式以及空间索引列表，调用扩散方程求解器，求解第二流体速度对应向量。

在一个实施例中，计算机设备可以通过预控制器使用扩散方程求解器对第一流体速度对应向量进行计算处理，求解得到第二流体速度对应向量。

需要说明的是，还可以通过其他方式基于第一流体速度对应向量，求解第二流体速度对应向量，并不限定于仅使用扩散方程求解。

可以理解，扩散方程的求解对应于求解热力学偏微分方程,其中X是扩散系统当前状态，Y是想求的Δt时刻后的状态，则扩散方程具体如下:

本申请可以使用扩散方程来求解第二流体速度对应向量，则第二流体速度对应向量对应于扩散方程中的待求解的Y，第一流体速度对应向量则对应于扩散方程中的X，是已知量。从扩散方程中可知，求解第二流体速度对应向量Y还需要知晓第一时间步长Δt、第一空间离散算子

以及物理系统的扩散常量c。

所以，计算机设备可以获取物理系统的扩散常量c和第一时间步长Δt。

其次，为了计算第一空间离散算子

计算机设备可以确定离散格式，即用于计算第一空间离散算子

的离散公式。

在一个实施例中，在空间中任意一个坐标点，离散格式可由下式给出：

其中，

即为第一空间离散算子，x,y,z分别是三维空间中一点在x轴、y轴和z轴上的坐标，h是离散中平均分成的最小粒度的长度。需要说明的是，离散格式并不唯一限定上述公式，还可以是其他任意能够进行离散处理的公式，即，当h→0时，经由数学理论判定，若离散格式给出的极限逼近于

则该离散格式就属于实现本申请方案的离散格式。

此外，由于求解所用的第一流体速度对应向量、以及需要求解的第二流体速度对应向量都是平铺向量，但是，求解过程中所使用的物理方程(即扩散方程)都是作用于时间和空间的，所以，可以预先构造空间索引列表，以将空间位置和平铺的元素位置映射对应起来。比如，i＝索引映射(x,y,z)即空间的一个点(x,y,z)与平铺索引的元素位置i之间具备索引映射关系。

空间索引列表，用于记录位置之间的映射关系，即，用于记录空间位置和元素位置之间的索引映射关系。可以理解，空间位置是待求解的物理量在空间中的位置，元素位置，是物理量在内存地址中对应的位置，因而，空间索引列表，相当于记录物理量在空间中的位置与物理量对应的元素位置之间的索引映射关系。

需要说明的是，空间索引列表的构造不是唯一特定的，可以是任意形式的，对此不作限定，只要能够将空间位置和平铺的元素位置映射对应起来即可。

进一步地，在确定离散格式和空间索引列表之后，计算机设备可以根据物理系统的扩散常量、第一时间步长和第一流体速度对应向量，并结合离散格式和空间索引列表，调用热扩散求解器，求解第二流体速度对应向量。可以理解，求解到的第二流体速度对应向量与第一流体速度对应向量具有一致的结构，仅元素数值不同。

在一个实施例中，计算机设备还可按照预设收敛精度和最大迭代次数，根据物理系统的扩散常量、第一时间步长和第一流体速度对应向量，并结合离散格式和空间索引列表，调用热扩散求解器，求解第二流体速度对应向量。来通过本实施例中的方法，求解第二固体速度对应向量。比如，收敛精度为0.1，最高迭代次数为1。

上述实施例中，基于扩散方程，结合预设的离散格式以及空间索引列表，可以便捷、快速地求解第二流体速度对应向量，从而提高多物理耦合仿真处理效率，同时也节省了系统计算资源。

在一个实施例中，步骤206包括：根据空间索引列表中记录的空间位置和元素位置之间的索引映射关系，将第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量中的元素，映射到空间中；根据映射后的结果，计算当前流固速度场在空间中的散度。

可以理解，第一向量相当于一维平铺的向量。第一向量中的元素的数值没有实际的物理意义，并不代表每个物理量具体的值，仅是第一向量中的元素的位置与物理量的空间位置具有映射关系(即相对应)，即，空间索引列表中仅具有位置索引映射关系，而不具备物理量实质数据的索引映射关系。

由于，第一固体速度对应向量包含于第一向量中，第二流体速度对应向量与第一向量中的第一流体速度对应向量的结构一致，所以，空间索引列表中包括第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量中的元素的位置索引映射关系，因而，计算机设备可以根据空间索引列表中记录的空间位置和元素位置之间的索引映射关系，将第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量中的元素，映射到空间中。计算机设备可以根据映射后的结果，计算当前流固速度场在空间中的散度。

上述实施例中，根据空间索引列表中记录的空间位置和元素位置之间的索引映射关系，将第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量中的元素，映射到空间中，能够快速地计算当前流固速度场在空间中的散度，提高了效率，节省了计算资源，且保证了计算准确性。

在一个实施例中，映射后的结果，包括一个三维数组；三维数组中每三个元素分别对应空间中的一个点。本实施例中，根据映射后的结果计算当前流固速度场在空间中的散度，包括：通过散度计算，将三维数组中对应于同一点的三个元素转换为一个元素，以使得空间中每个点对应于一个元素，得到当前流固速度场在空间中的散度。

可以理解，第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量都是一维的平铺的数组，每个向量中每三个元素代表了空间中一个点的速度，所以，可以根据空间索引列表，将第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量都映射到空间中，其分别可以在空间中对应于一部分位置，进而可以共同构成固体和流体在空间中对应的点，即可以共同构成一个三维数组，三维数组中每三个元素分别代表在空间中对应于一个点。计算机设备通过散度计算，将三维数组中对应于同一个点的三个元素转换为一个元素，使得空间中每个点对应于一个元素，从而可以得到当前流固速度场在空间中的散度。

在一个实施例中，可以按照以下散度公式计算当前流固速度场在空间中的散度：

其中，

是当前流固速度场在空间中的散度，x,y,z分别是三维空间中一点在x轴、y轴和z轴上的坐标，h是离散中平均分成的最小粒度的长度，U是一个3xN的三维数组，u，v和w分别表示一个点在三维数组U中对应的三个元素。通过该公式可以知晓，当前流固速度场在空间中的散度是一个1xN的数组，即，将空间中一点由对应于u，v和w这三个元素转换为对应于一个元素。

需要说明的是，当前流固速度场在空间中的散度并不限定于仅由上述一种散度公式计算，而是可以用均匀离散、非均匀离散、粒子离散等任意一种方式来计算。

上述实施例中，通过散度计算，得到当前流固速度场在空间中的散度，进而基于该散度能够准确地、快速地计算后续的向量。

在一个实施例中，根据散度和第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组，包括：根据空间索引列表中记录的空间位置和元素位置之间的索引映射关系，将当前流固速度场在空间中的散度进行平铺映射，得到平铺数组；根据平铺数组和第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组。

其中，平铺映射，是指将空间中的数据映射为一维平铺的数据。

由于计算得到的当前流固速度场在空间中的散度是在空间中定义的，所以，计算机设备可以根据空间索引列表中记录的空间位置和元素位置之间的索引映射关系，将当前流固速度场在空间中的散度进行平铺映射，以将其映射为一个平铺数组。计算机设备可以从第一向量中获取第一流体压强对应的数组，可以理解，第一流体压强对应的数组也属于平铺的数组，所以，计算机设备可以根据该平铺数组和第一流体压强对应的数组，计算第二流体压强对应数组。

在一个实施例中，根据平铺数组和第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组包括：根据由当前流固速度场在空间中的散度进行平铺映射得到的平铺数组和第一流体压强对应数组，结合预设的离散格式以及空间索引列表，求解第二流体压强对应数组。

在一个实施例中，计算机设备可以根据由当前流固速度场在空间中的散度进行平铺映射得到的平铺数组和第一流体压强对应数组，结合预设的离散格式以及空间索引列表，调用泊松方程，求解第二流体压强对应数组。可以理解，求解到的第二流体压强对应数组与第一流体压强对应数组具有一致的结构，仅元素数值不同。

在一个实施例中，泊松方程的公式具体如下：

其中，y即为待求解的第二流体压强对应数组，x包括平铺数组和第一流体压强对应数组。

即为第二空间离散算子。

可以理解，第二空间离散算子是根据预设的离散格式计算出来的，本申请对离散格式并不作限定，可以是任意能够进行离散处理的公式，即，当h→0时，经由数学理论判定，若离散格式给出的极限逼近于

则该离散格式就属于实现本申请方案的离散格式。空间索引列表，用于将空间位置和平铺的元素位置映射对应起来，即记录空间位置和元素位置之间的索引映射关系。需要说明的是，空间索引列表的构造不是唯一特定的，可以是任意形式的，对此不作限定，只要能够将空间位置和平铺的元素位置映射对应起来即可。

上述实施例中，根据空间索引列表将当前流固速度场在空间中的散度进行平铺映射，进而与第一流体压强对应数组结合，能够准确求解第二流体压强对应数组，进而能够更加准确预测求解方向，加快收敛，提高后续仿真处理的效率和准确性。

在一个实施例中，该方法还包括：获取系统时间步长、固体的几何形态信息以及固体质点质量。本实施例中，步骤210根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量，包括：根据第二流体压强对应数组、第一固体速度对应向量、系统时间步长、几何形态信息以及固体质点质量，得到第二固体速度对应向量。

具体地，计算机设备可以根据计算出的第二流体压强对应数组、第一向量中的第一固体速度对应向量、系统时间步长、固体的几何形态信息以及固体质点质量，求解第二固体速度对应向量。

在一个实施例中，固体的几何形态信息可以包括面积列表和法线列表。面积列表中包括固体各表面质点处的面积。法线列表中包括固体各表面质点处的法线。

在一个实施例中，计算机设备还可以计算内力梯度(即弹性力梯度)，并根据第二流体压强对应数组、第一向量中的第一固体速度对应向量、系统时间步长、固体的几何形态信息、固体质点质量以及内力梯度，求解第二固体速度对应向量。

在一个实施例中，根据所述第二流体压强对应数组、第一固体速度对应向量、所述系统时间步长、所述几何形态信息以及所述固体质点质量，得到第二固体速度对应向量，包括：根据固体的几何形态信息和第二流体压强对应数组，确定固体上各质点所受的外在流体压力；根据外在流体压力、第一固体速度对应向量、固体质点质量、系统时间步长以及空间索引列表，求解第二固体速度对应向量。

在一个实施例中，固体的几何形态信息可以包括固体各表面质点处的面积、以及固体各表面质点处的法线。计算机设备可以按照以下公式计算固体每个表面质点处的外在流体压力fext(x，y，z)：

其中，x,y,z分别是三维空间中一点在x轴、y轴和z轴上的坐标；pPart2(x，y，z)表示第二流体压强对应数组；area(x，y，z)表示固体每个表面质点处的面积，

表示固体每个表面质点处的法线。

在一个实施例中，计算机设备还可以计算内力梯度(即弹性力梯度)，并根据外在流体压力、第一固体速度对应向量、固体质点质量、系统时间步长、内力梯度以及空间索引列表，求解第二固体速度对应向量。

在一个实施例中，计算机设备还可以获取预设的收敛精度和最大迭代次数，按照预设收敛精度和最大迭代次数，来通过本实施例中的方法，求解第二固体速度对应向量。比如，预设收敛精度可以是0.1，最大迭代次数可以设定为1。

可以理解，第二固体速度对应向量和第一固体速度对应向量结构一致，仅元素数值不同。

上述实施例中，根据第二流体压强对应数组、第一固体速度对应向量、系统时间步长、几何形态信息以及固体质点质量，能够准确、快速地求解第二固体速度对应向量。进而能够更加准确预测求解方向，加快收敛，提高后续仿真处理的效率和准确性。

在一个实施例中，通过预控制器输出包括第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量，包括：通过预控制器，按照构成第一向量的次序，根据第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量构成第二向量；第二向量和第一向量具有相同结构。

具体地，计算机设备可以按照构成第一向量的次序，根据第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量构成第二向量。可以理解，第二向量与第一向量之间的结构一致，只是每个元素位置上对应的具体数值不同。即，第二向量中元素之间的结构关系与第一向量中元素之间的结构关系一致。

可以理解，由于第一向量中元素之间的结构关系与待求解的物理量之间的结构关系一致、且第一向量中的元素不代表物理量的具体数值，所以，第二向量中元素之间的结构关系与待求解的物理量之间的结构关系一致、但第二向量中的元素不代表物理量的具体数值。

在一个实施例中，该方法还包括：根据第二固体速度对应向量和第二流体速度对应向量，重新确定当前流固速度场在空间中的散度；根据重新确定的散度和第一流体压强对应数组，得到最终的第二流体压强对应数组。本实施例中，通过预控制器输出包括第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量，包括：通过预控制器输出包括第二流体速度对应向量、最终的第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量。

可以理解，在求解出第二固体速度对应向量之后，计算机设备可以先不根据已求解出的第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量构成第二向量，而是可以根据第二固体速度对应向量和第二流体速度对应向量，重新确定当前流固速度场在空间中的散度，即，用求解出的第二固体速度对应向量代替第一固体速度对应向量，与第二流体速度对应向量结合，重新确定当前流固速度场在空间中的散度。然后，根据重新确定的散度和第一流体压强对应数组，得到最终的第二流体压强对应数组。计算机设备可以通过预控制器输出包括第二流体速度对应向量、最终的第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量。

上述实施例中，通过求解出的第二固体速度对应向量重新求解最终的第二流体压强对应数组，再据此输出第二向量，能够提高第二向量的准确性。

应该理解的是，虽然本申请各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，本申请各实施例的流程图的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

如图3所示，在一个实施例中，提供了一种基于预控制器的多物理耦合仿真处理装置，该装置包括：预控制输入模块302、预控制模块304、预控制输出模块306、迭代控制模块308以及耦合仿真模块310；其中：

预控制输入模块302，用于在通过迭代求解线性系统进行多物理耦合仿真处理时，在每轮迭代中，根据由最新求解的物理量确定的当前残差生成第一向量，并将所述第一向量输入至预控制器；所述物理量用于反映多物理现象相互影响的物理问题；所述第一向量中包括第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量。

预控制模块304，用于通过预控制器基于第一流体速度对应向量，得到第二流体速度对应向量；根据所述第二流体速度对应向量和所述第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度；根据所述散度和所述第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组；根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量。

预控制输出模块306，用于通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量。

迭代控制模块308，用于基于所述第二向量重新求解物理量，并基于重新求解的物理量重新确定当前残差以继续迭代，直至迭代停止。

耦合仿真模块310，用于基于迭代停止时最终求解的物理量，进行多物理现象的耦合仿真处理。

在一个实施例中，预控制模块304还用于获取物理系统的扩散常量、第一时间步长、预设的离散格式和空间索引列表；通过预控制器基于所述物理系统的扩散常量、所述第一时间步长、所述第一流体速度对应向量、所述预设的离散格式以及所述空间索引列表，调用扩散方程求解器，求解第二流体速度对应向量。

在一个实施例中，预控制模块304还用于根据空间索引列表中记录的空间位置和元素位置之间的索引映射关系，将所述第二流体速度对应向量和所述第一固体速度对应向量中的元素，映射到空间中；根据映射后的结果，计算当前流固速度场在空间中的散度。

在一个实施例中，所述映射后的结果，包括一个三维数组；所述三维数组中每三个元素分别对应空间中的一个点；预控制模块304还用于通过散度计算，将所述三维数组中对应于同一点的三个元素转换为一个元素，以使得空间中每个点对应于一个元素，得到当前流固速度场在空间中的散度。

在一个实施例中，预控制模块304还用于根据空间索引列表中记录的空间位置和元素位置之间的索引映射关系，将当前流固速度场在空间中的散度进行平铺映射，得到平铺数组；根据所述平铺数组和第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组。

如图4所示，在一个实施例中，所述装置还包括：

获取模块303，用于获取系统时间步长、固体的几何形态信息以及固体质点质量。

预控制模块304还用于根据所述第二流体压强对应数组、第一固体速度对应向量、所述系统时间步长、所述几何形态信息以及所述固体质点质量，得到第二固体速度对应向量。

在一个实施例中，预控制模块304还用于根据固体的几何形态信息和第二流体压强对应数组，确定固体上各质点所受的外在流体压力；根据所述外在流体压力、第一固体速度对应向量、固体质点质量、系统时间步长以及空间索引列表，求解第二固体速度对应向量。

在一个实施例中，预控制模块304还用于通过所述预控制器，按照构成所述第一向量的次序，根据所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量构成第二向量；其中，构成的所述第二向量和所述第一向量具有相同结构。

在一个实施例中，预控制模块304还用于根据所述第二固体速度对应向量和所述第二流体速度对应向量，重新确定当前流固速度场在空间中的散度；根据重新确定的所述散度和所述第一流体压强对应数组，得到最终的第二流体压强对应数组；通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、所述最终的第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量。

上述基于预控制器的多物理耦合仿真处理装置，在迭代进行多物理耦合仿真处理时，在每轮迭代中，根据由最新求解的物理量确定的当前残差生成第一向量，并将第一向量输入至预控制器，从而结合预控制器来加快迭代收敛，在使用预控制器时，先基于第一流体速度对应向量，得到第二流体速度对应向量，然后，基于第二流体速度对应向量和第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度，进而结合第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组。再根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量；通过预控制器输出包括第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量。相当于在使用预控制器时结合了时间分离法，能够更加快速、有效地预测求解的方向，进而可以加速迭代收敛，从而提高多物理耦合仿真的效率。

关于基于预控制器的多物理耦合仿真处理装置的具体限定可以参见上文中对于基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法的限定，在此不再赘述。上述样本检测卡进卡控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图5或6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种基于预控制器的多物理耦合仿真处理方法，其特征在于，所述方法包括：

在通过迭代求解线性系统进行多物理耦合仿真处理时，在每轮迭代中，根据由最新求解的物理量确定的当前残差生成第一向量，并将所述第一向量输入至预控制器；所述物理量用于反映多物理现象相互影响的物理问题；所述第一向量中包括第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量；第一流体速度对应向量中按序地每三个元素逻辑上对应于空间中流体上一个点的速度；所述第一流体压强对应数组中每个元素逻辑上对应于空间中流体上一个点的压强；所述第一固体速度对应向量中按序地每三个元素逻辑上对应于空间中固体上一个点的速度；

通过预控制器基于物理系统的扩散常量、第一时间步长、所述第一流体速度对应向量、预设的离散格式以及空间索引列表，调用扩散方程求解器，求解第二流体速度对应向量；

根据所述第二流体速度对应向量和所述第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度；

根据所述散度和所述第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组；

根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量；

通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量；

基于所述第二向量重新求解物理量，并基于重新求解的物理量重新确定当前残差以继续迭代，直至最新计算的当前残差满足预设收敛条件或迭代次数达到上限迭代次数，停止迭代；

基于迭代停止时最终求解的物理量，进行多物理现象的耦合仿真处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二流体速度对应向量和所述第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度，包括：

根据空间索引列表中记录的空间位置和元素位置之间的索引映射关系，将所述第二流体速度对应向量和所述第一固体速度对应向量中的元素，映射到空间中；

根据映射后的结果，计算当前流固速度场在空间中的散度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述映射后的结果，包括一个三维数组；所述三维数组中每三个元素分别对应空间中的一个点；

所述根据映射后的结果，计算当前流固速度场在空间中的散度，包括：

通过散度计算，将所述三维数组中对应于同一点的三个元素转换为一个元素，以使得空间中每个点对应于一个元素，得到当前流固速度场在空间中的散度。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述散度和所述第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组，包括：

根据空间索引列表中记录的空间位置和元素位置之间的索引映射关系，将当前流固速度场在空间中的散度进行平铺映射，得到平铺数组；

根据所述平铺数组和第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取系统时间步长、固体的几何形态信息以及固体质点质量；

所述根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量，包括：

根据所述第二流体压强对应数组、第一固体速度对应向量、所述系统时间步长、所述几何形态信息以及所述固体质点质量，得到第二固体速度对应向量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二流体压强对应数组、第一固体速度对应向量、所述系统时间步长、所述几何形态信息以及所述固体质点质量，得到第二固体速度对应向量，包括：

根据固体的几何形态信息和第二流体压强对应数组，确定固体上各质点所受的外在流体压力；

根据所述外在流体压力、第一固体速度对应向量、固体质点质量、系统时间步长以及空间索引列表，求解第二固体速度对应向量。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量，包括：

通过所述预控制器，按照构成所述第一向量的次序，根据所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量构成第二向量；其中，构成的所述第二向量和所述第一向量具有相同结构。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述第二固体速度对应向量和所述第二流体速度对应向量，重新确定当前流固速度场在空间中的散度；

根据重新确定的所述散度和所述第一流体压强对应数组，得到最终的第二流体压强对应数组；

所述通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量，包括：

通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、所述最终的第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量。

9.一种基于预控制器的多物理耦合仿真处理装置，其特征在于，所述装置包括：

预控制输入模块，用于在通过迭代求解线性系统进行多物理耦合仿真处理时，在每轮迭代中，根据由最新求解的物理量确定的当前残差生成第一向量，并将所述第一向量输入至预控制器；所述物理量用于反映多物理现象相互影响的物理问题；所述第一向量中包括第一流体速度对应向量、第一流体压强对应数组以及第一固体速度对应向量；第一流体速度对应向量中按序地每三个元素逻辑上对应于空间中流体上一个点的速度；所述第一流体压强对应数组中每个元素逻辑上对应于空间中流体上一个点的压强；所述第一固体速度对应向量中按序地每三个元素逻辑上对应于空间中固体上一个点的速度；

预控制模块，用于通过预控制器基于物理系统的扩散常量、第一时间步长、所述第一流体速度对应向量、预设的离散格式以及空间索引列表，调用扩散方程求解器，求解第二流体速度对应向量；根据所述第二流体速度对应向量和所述第一固体速度对应向量，得到当前流固速度场在空间中的散度；根据所述散度和所述第一流体压强对应数组，得到第二流体压强对应数组；根据第二流体压强对应数组和第一固体速度对应向量，得到第二固体速度对应向量；

预控制输出模块，用于通过所述预控制器输出包括所述第二流体速度对应向量、第二流体压强对应数组以及第二固体速度对应向量的第二向量；

迭代模块，用于基于所述第二向量重新求解物理量，并基于重新求解的物理量重新确定当前残差以继续迭代，直至迭代停止；

耦合仿真模块，用于基于迭代停止时最终求解的物理量，进行多物理现象的耦合仿真处理。

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

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