Elmer：芬兰CSC开源多物理场仿真软件

一、软件官网

http://www.elmerfem.org

二、软件介绍

官方软件介绍：http://www.nic.funet.fi/pub/sci/physics/elmer/slides

Elmer是一款开源的多物理场模拟软件，它最初于1995年由芬兰科学信息技术中心（CSC: IT Center for Science）发起并主导开发。这个项目从成立之初就吸引了芬兰各大高校、研究机构以及工业界的广泛参与和支持。Elmer软件在2005年开始实行开源化，此后它持续更新迭代，功能不断丰富，为科研人员提供了强大的工具支持。

Elmer 包括流体动力学、结构力学、电磁学、传热和声学等物理模型。这些模型由偏微分方程描述，Elmer 通过有限元法 (FEM) 求解。Elmer 支持并行计算，天然内嵌了MPI并行计算框架。对于许多问题，Elmer 可以在数千个核心上实现良好的可扩展性。

众多研发项目推动了 Elmer 的发展，其功能也逐渐得到扩展。目前最值得关注的应用领域是计算冰川学和计算电磁学。Elmer 及其与冰相关的模块（称为 Elmer/Ice）拥有庞大的国际社区和专用门户，请访问 elmerice.elmerfem.org。在电磁学领域，Elmer 团队是高速机电能量转换系统 (HiECS) 卓越中心的一部分，  www.aalto.fi/en/hiecs。Elmer 还在许多其他细分领域提供有竞争力的解决方案，例如流体结构相互作用和涉及热辐射的热问题。

Elmer的开发始于1995年，是芬兰技术和创新资助机构Tekes资助的芬兰国家CFD技术计划的一部分。Elmer主要使用Fortran和C语言编写。图形界面部分使用Qt，图形渲染使用OpenGL¹。

Elmer 由几个不同的部分组成：

1. ElmerGrid – 一种网格转换工具，可用于将不同的网格格式转换为适合 Elmer 的网格。
2. ElmerGUI – 一个图形界面，可用于在现有网格上分配物理模型，它会生成一个描述要解决的问题的“案例文件”。不会在 GUI 中显示整个 ElmerSolver 功能。
3. ElmerSolver – 使用网格和案例文件执行有限元计算的数值求解器。
4. ElmerPost – 后处理/可视化模块。（开发已停止，转而使用其他后处理工具，如 ParaView、VisIt 等）

Elmer的发展主要始于20世纪90年代中期的计算流体力学和传热。第一个应用是硅晶体生长和造纸机械中纸浆流动的建模。然而，很早以前，Elmer开发就开始努力成为一个只在运行时链接到特定物理模块的物理无关库。由于有限元法非常适用于一大类不同的问题，Elmer逐渐成为一种适用于各种不同问题的多物理代码。多年来，已经有与血流模拟、微尺度声学、冰川流体力学、电机和变压器、微波加热、永久冻土等相关的项目。目前的用户群体相当均匀地分布在计算力学的不同主要分支上：传热、固体力学、流体力学、电磁学。在这些特征中，计算电磁学最近发展最快。——Elmer官方

三、开发团队介绍

CSC – IT 科学中心(CSC) CSC 是一家特殊目的公司，由芬兰政府（70% 的股份）和芬兰大学（30% 的股份）共同拥有。特殊目的公司是国家全部或部分拥有的股份公司。特殊目的公司肩负着国家规定的使命，受到国家作为所有者的监管和监督。

CSC的主要服务是提供世界一流的高性能计算服务和一系列科学软件。其中最著名的科学软件即是开源多物理场仿真软件Elmer。

四、软件案例

由于Elmer起源于北欧国家芬兰，因此Elmer在很多芬兰国家支持的课题中得到了广泛应用。其中最著名的应用场景即冰川仿真，事实上Elmer ICE已经成为全球冰川仿真的标准。冰川仿真相关教程链接：https://elmerice.elmerfem.org/courses-tutorials

此外，得益于芬兰在通信服务与网络、信息通信安全技术、地理信息技术等领域的全球领先地位（世界著名的通信设备和信息服务企业诺基亚即来自芬兰），Elmer在电磁仿真领域也得到了充分得应用，因此如果您关注电磁仿真领域的开源有限元软件，Elmer也将是不错的选择¹，电磁相关案例链接：https://github.com/ElmerCSC/elmer-elmag。

五、软件许可

Elmer 是根据 GPL 许可的开源软件（LGPL 下的 ElmerSolver 库除外）。因此，您可以自由地将 Elmer 用于学术、教育甚至商业目的。但是，GPL 许可包含病毒效应，即所有派生作品，如果分发，必须在同一许可下分发。如果达成一致，Elmer 也可能根据其他条款获得许可。

1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/706626738

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