通量重构(FR)格式是一种高精度紧致型流体数值格式。PyFR 是一个开源 CFD 包，采用非常精确的FR格式来处理世界上最具挑战性的一些流体流动问题。尤其是涉及不平稳湍流的问题。相关的博客可见Nvidia博客。PyFR的官网上提供了下载和手册。本文是基于以上内容的一篇入门指南，操作平台为Ubuntu 19.10。
安装
- 安装基本的依赖，命令为
sudo pip3 install xxx
其中xxx包括：
appdirs >= 1.4.0
gimmik >= 2.0
h5py >= 2.6
mako >= 1.0.0
mpi4py >= 2.0
numpy >= 1.8
pytools >= 2016.2.1
- 检查gcc版本：
gcc --version，应当不小于4.9。 - 安装其余的依赖：
sudo apt install python3 python3-pip libopenmpi-dev openmpi-bin
sudo apt install metis libmetis-dev libblas3
pip3 install virtualenv
- 安装paraview：
sudo apt install paraview - 设置虚拟环境：
python3 -m virtualenv ENV3
source ENV3/bin/activate
并在虚拟环境中安装PyFR：pip install pyfr
运行命令
PyFR 使用三种文件格式：
.ini——参数文件.pyfrm——网格文件.pyfrs——解文件
PyFR 提供若干命令：
pyfr import——导入.msh或.pyfrm格式文件，内含网格信息。例如：pyfr import mesh.msh mesh.pyfrmpyfr partition——切分已有网格及其相关的解文件。例如：pyfr partition 2 mesh.pyfrm solution.pyfrs .pyfr run——运行一个仿真。例如：pyfr run mesh.pyfrm configuration.inipyfr restart——根据已有的解文件重启一个仿真。例如：pyfr restart mesh.pyfrm solution.pyfrspyfr export——将.pyfrs文件转换为非结构VTK.vtu或pvtu文件。
要以并行方式运行PyFR，在pyfr命令前使用前缀mpiexec -n <cores/devices>。注意，网格应当提前切分好，cores或devices的数量必须等于分区数。然后在pyfr run后面加上并行参数：-b cuda——Cuda并行，-b openmp——OpenMP并行，-b opencl——OpenCL并行。如果之前的操作无误，此时应当可以直接用OpenMP。而Cuda和OpenCL则需要自行安装。
示例：二维欧拉涡
以OpenMP为例。从PyFR网站上下载源代码，把其中的examples文件夹拷到一个合适的工作目录。在euler_vortex_2d文件夹里打开终端。
- 首先，启动python虚拟环境：
source ~/ENV3/bin/activate - 转换网格文件：
pyfr import euler_vortex_2d.msh euler_vortex_2d.pyfrm - 切分网格为两个分区：
pyfr partition 2 euler_vortex_2d.pyfrm . - 运行：
mpiexec -n 2 pyfr run -b openmp -p euler_vortex_2d.pyfrm euler_vortex_2d.ini
（注意：这里并行参数是-b openmp，手册原文是-b cuda。-n 2对应于第3步的两个分区。） - 把最后一帧数据转换为
.vtu格式文件。命令为：pyfr export euler_vortex_2d.pyfrm euler_vortex_2d-100.0.pyfrs euler_vortex_2d-100.0.vtu -d 4
这个命令里有两点要说明：一是要带上.pyfrm文件，二是最后使用参数-d 4，其含义是把单元细分为4个线性子单元以提高显示精度。 - 用Paraview打开
.vtu文件。速度场如下：
后记
特别要指出，从以上的算例来看，用OpenMP并行的线程数n恰好等于电脑物理核心数时速度最快，否则会急剧减慢。例如在我的笔记本上，-n 2运行时间仅为19秒，而-n 4或单线程却耗费几小时。说实话没看懂为什么差别这么大。