Overture 是一个面向对象的 C++ 软件框架,专门用于在复杂几何(包括运动几何)中求解偏微分方程(PDE)。它由一系列可移植、模块化的 C++ 库组成,适用于使用有限差分法(FDM)或有限体积法(FVM)进行数值模拟的场景,同时屏蔽了底层复杂数据结构的实现细节,使开发者能更专注于物理建模与算法逻辑。

https://overtureframework.org/
https://sourceforge.net/p/overtureframework/code/


🔧 核心特性

  • 结构化网格支持:Overture 主要面向结构化网格,包括:

    • 曲线坐标网格(curvilinear grids)
    • 自适应网格细化(AMR, Adaptive Mesh Refinement)
    • 复合重叠网格方法(Composite Overlapping Grid Method),适用于包含复杂移动边界的区域(如旋转叶片、多体运动等)
  • CAD 几何支持:提供从 CAD 几何自动构建计算网格的能力

  • 混合网格能力:支持与非结构化网格耦合,用于多尺度或多物理场问题

  • 模块化设计:整个框架以库的形式提供,可灵活集成到新项目或已有代码中


🧩 CG Suite:基于 Overture 的 PDE 求解器套件

Overture 之上构建了名为 CG Suite(Composite Grid Suite)的一系列专用求解器,涵盖多个物理领域:

求解器 应用领域
Cgins 不可压缩流(Incompressible Navier–Stokes)
Cgcns 可压缩流(Compressible Navier–Stokes)
Cgsm 固体力学(Solid Mechanics)
Cgad 对流-扩散方程(Advection-Diffusion)
Cgmx 电磁学(Electromagnetics)
Cgmp 多物理场与流固耦合(Multi-physics / FSI)

这些求解器均为开源,可直接使用或作为开发模板。


📦 获取与使用

  • 开源地址:项目托管在 SourceForge 的 Git 仓库
  • 许可证:免费开源(具体许可证可查看源码中的 LICENSE 文件)
  • 依赖项:通常包括 HDF5、CGNS、MPI、BLAS/LAPACK 等;部分功能依赖图形库(如 Mesa/OpenGL)用于可视化
  • 构建方式:使用 CMake 或传统 Makefile(具体请参考项目文档)

📚 典型应用场景

  • 旋转机械(如涡轮、风扇)周围的流场模拟
  • 多体相对运动的流固耦合问题
  • 复杂边界下的热传导、扩散或电磁场问题
  • 需要高精度结构化网格 + 局部 AMR 的多尺度问题

📖 学习资源建议

  1. 官方文档:虽然网站内容较简洁,但源码中通常包含 doc/ 目录和大量示例(如 applications/solvers/ 子目录)
  2. 示例程序:下载源码后,可查看 Cgins, Cgcns 等求解器的测试案例
  3. 论文与技术报告:Overture 由 Lawrence Livermore 国家实验室(LLNL)等机构长期维护,相关方法在早期 AIAA、SIAM 会议中有详细描述
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