1.一种基于PDE求解底座的电磁各向异性大规模并行正演方法,其特征在于,所述方法包括:根据面向各向异性介质时电场和磁场间的本构关系,构建各向异性电磁模型;所述本构关系的本构参数包括各向异性介质的介电常数、磁导率和电导率;将待求解电磁问题的配置文件信息输入PDE求解底座,所述PDE求解底座根据所述配置文件信息加载电磁模型插件,构建电磁场求解模块,将计算区域划分为多个子域,从进程集合中分配进程至每个子域,在各子域对应的进程中,根据预先设置的多层级多粒度并行算法和电磁场求解模块中的配置信息并行求解子域对应的各向异性电磁模型,输出子域电磁场结果;根据各子域电磁场结果,得到正演结果;根据预先设置的多层级多粒度并行算法和电磁场求解模块中的配置信息并行求解子域对应的各向异性电磁模型,输出子域电磁场结果包括:各子域根据对应进程中存储的子域网格数据和子域矩阵数据并行进行数据前处理;各子域根据电磁场求解模块中的配置信息和前处理后的数据,对子域对应的各向异性电磁模型并行进行单元分析,并行对处理后得到的子域网格进行单元分析得到线性方程组;各子域并行求解所述线性方程组,得到子域电磁场分布;各子域对所述子域电磁场分布并行进行后处理,得到子域电磁场结果。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据面向各向异性介质时电场和磁场间的本构关系,构建各向异性电磁模型包括:根据面向各向异性介质时电场和磁场间的本构关系,得到麦克斯韦方程组的定解形式,将定解形式的麦克斯韦方程组转换为电场的控制微分方程,得到各向异性电磁模型为:其中, 为电场强度, 表示各向异性介质的介电常数, 表示各向异性介质的磁导率, 表示各向异性介质的电导率, 为旋度算子, 为角频率, 为虚数单位。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对子域对应的各向异性电磁模型并行进行单元分析,并行对处理后得到的子域网格进行单元分析得到线性方程组包括:在单个子域中,将多个待处理单元分配给不同的进程,每个进程并行处理对应的待处理单元,不同进程之间通过消息传递接口进行通信;每个进程中,将单元循环中的不同迭代分配给不同的线程,多线程并行执行以实现对子域对应的各向异性电磁模型并行进行单元分析,并行对处理后得到的子域网格进行单元分析得到线性方程组。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对子域对应的各向异性电磁模型并行进行单元分析,并行对处理后得到的子域网格进行单元分析得到线性方程组包括:采用四面体网格对空间进行离散,将计算区域的积分分解为离散单元积分的累加并采用加权余量法进行处理,并行对处理后得到的子域网格进行单元分析得到线性方程组。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,各子域并行求解所述线性方程组,得到子域电磁场分布包括:将各子域对应进程划分为多个进程组,将频率分配至各进程组中,进程组内的所有进程将存储的矩阵元素乘以对应的频率得到频率相关的稀疏矩阵;各进程组通过直接求解器对由频率相关的稀疏矩阵构成的线性方程组进行并行求解,在各进程组中,主进程收集进程组内其他进程的解得到子域电磁场分布。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,求解所述线性方程组,输出子域电磁场结果包括:对线性方程组各项同时除以磁导率得到新的方程组为:其中, 为旋度算子, 为形函数, 为求解区域, 为电场强度, 表示各向异性介质的介电常数, 表示各向异性介质的磁导率, 表示各向异性介质的电导率, 为角频率, 为虚数单位;对新的方程组中的每一项分别进行单元分析并累加,得到子域网格对应的矩阵元素,各子域并行完成单元分析和针对求解器进行格式转换后,添加边界条件,调用直接求解器并行求解,各子域得到对应的子域电磁场分布。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,各子域对所述子域电磁场分布并行进行后处理,得到子域电磁场结果包括:各子域根据子域电磁场分布计算阻抗、视电阻率和相位响应,得到子域电磁场结果。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述配置文件信息加载电磁模型插件,构建电磁场求解模块包括:根据输入的配置文件信息加载电磁模型插件,通过标准化接口完成插件与核心模块的集成,构建电磁场求解模块。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述配置文件信息包括电磁模型子类和相关组件;所述电磁模型子类包括各向异性电磁模型和边界条件;所述相关组件包括网格文件处理子插件、求解算法子插件和PDE离散子插件。