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数据与分析

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更新于 10-15 22:12

技能介绍

用途:为时间相关 PDE 仿真提供可重复的稳定性检查清单与脚本化验证,避免仿真后期发散。

主要能力:包含四个 Python 脚本。cfl_checker.py 计算 CFL、Fourier、反应数并给出 recommended_dt 与 stable;von_neumann_analyzer.py 对自定义格式做 von Neumann 分析,输出 max_amplification 与 stable;stiffness_detector.py 依据特征值估计输出 stiffness_ratio、real_part_stiffness_ratio、imag_dominated、stiff 与建议;matrix_condition.py 计算条件数与对称性,判断隐式系统是否需预处理。

使用方式:需 Python 3.10+ 与 NumPy。示例命令:python3 scripts/cfl_checker.py --dx 0.1 --dt 0.01 --velocity 1.0 --diffusivity 0.1 --dimensions 2 --json;python3 scripts/von_neumann_analyzer.py --coeffs 0.2,0.6,0.2 --dx 1.0 --nk 128 --json;python3 scripts/stiffness_detector.py --eigs=-1,-1000 --json;python3 scripts/matrix_condition.py --matrix A.npy --norm 2 --json。

适用场景:显式格式的 CFL/Fourier 限制检查、自定义格式放大因子验证、多尺度刚性判断、隐式求解条件数评估。

限制:CFL/Fourier 检查仅针对显式格式;von Neumann 分析假设线性、常系数、周期边界;刚性检测需用户提供特征值估计,虚轴主导谱不判为刚性;条件数阈值基于 IEEE 双精度。

安全:输入做有限正数校验,维度限 1/2/3,特征值与系数列表上限 10000,矩阵文件上限 500 MB,np.load 使用 allow_pickle=False,无 eval/exec,子进程使用显式参数列表。