电热多物理耦合模拟的软件设计模式研究

来源：计算机科学与探索杂志2020年第8期北京时间：

作者：龚平，郑宇腾，张爱清

单位：北京应用物理与计算数学研究所，北京 100083

摘要：电热多物理场耦合数值模拟是微电子领域集成电路设计的重要手段，涉及电-热、电-热-力等多种多物理场耦合，以及静态、瞬态、时谐等多种分析类型。面向这种多样化的多物理场耦合分析需求，如何快速研制批量电热多物理场耦合软件，是一个挑战性问题。软件复用是解决该问题的关键。提出一种数理方程构件化的软件设计模式，首先实现电流连续性方程构件、稳态热平衡方程构件等解决单一物理场求解器的可复用问题，其次设计基于单一物理场方程构件自由组装多物理场耦合计算流程的方法，支持多物理场耦合软件的定制开发，而且这种模式适应于并行计算。通过两个典型的电热耦合并行应用软件的定制开发，代码复用率达到85%以上，验证了模式的有效性。

关键词：多物理场,电热耦合,软件复用,设计模式,软件构件