Kratos Multiphysics — это фреймворк для численного моделирования физических задач, основанный на методе конечных элементов, с гибридной архитектурой: вычислительное ядро реализовано на C++, а высокоуровневый интерфейс и сценарии пользовательского взаимодействия поддерживаются через Python. Проект ориентирован на многопредметность, что позволяет объединять разнообразные физические модели (механика деформируемого твердого тела, теплообмен, гидродинамика, мультифизические взаимодействия) в единой инфраструктуре с общими структурами данных и механиками решения. Архитектура построена с акцентом на модульность и расширяемость, чтобы исследователи и разработчики могли добавлять новые моделические блоки, методы дискретизации и алгоритмы решения без глубокого изменения ядра.
Фреймворк поддерживает параллельные вычисления и оптимизацию по производительности: вычислительно интенсивные операции реализуются в C++ с возможностью использования библиотек линейной алгебры, а обёртки на Python обеспечивают удобство подготовки задач, управления входными данными и постобработки результатов. Kratos распространён в научно-исследовательской среде и среди инженеров, использующих его для разработки новых методов, проверки моделей и прототипирования сложных приложений многопредметного моделирования. Документация и наборы примеров обычно включают готовые приложений и типичные сценарии использования для ускорения внедрения в проекты.
- Гибридная архитектура: C++ ядро для производительности и Python-интерфейс для гибкости и автоматизации.
- Многопредметность: поддержка различных физических областей и их сопряжения в рамках одного решения.
- Модульность: разделение на приложения и модули для упрощения расширения и повторного использования компонентов.
- Метод конечных элементов: реализация стандартных элементов, интеграционных схем и процедур для решения краевых задач.
- Параллельные вычисления: механизмы для распределённых расчётов и использования многопоточности на уровне ядра.
- Интеграция линейных солверов: совместимость с внешними библиотеками для решения разрежённых систем линейных уравнений.
- Гибкая система ввода/вывода: поддержка различных форматов данных для сеток, полей и результатов моделирования.
- Средства постобработки: инструменты для извлечения и визуализации полей, временных рядов и интегральных характеристик.
- Тестирование и валидация: наборы примеров и автоматизированные тесты для проверки корректности реализаций.
- Сообщество и расширяемость: открытая модель разработки, позволяющая сообществу вносить новые приложения и улучшения.