使用WELSIM生成Elmer FEM求解器输入文件

Elmer FEM是一款优秀的通用开源多物理场有限元软件，它由CSC与芬兰大学、研究实验室和工业界合作开发。Elmer求解器基于GPL开源协议，能够计算包括流体动力学、结构力学、电磁学、热传递和声学等物理模型。可以在Windows和Linux操作系统上运行，Elmer FEM已经广泛用于学术与工业界。目前最新的版本是9.0，官方开源了全部代码，同时提供了大量实例与文档。同时提供了安装包，可以直接安装使用。

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Elmer FEM求解器文件有着相对独立的格式，但格式简洁明了，易于学习。文件通常是单个文件，后缀名为*.sif。网格数据是由另外4个网格文件组成。

为了更好的支持开源求解器与仿真社区，WELSIM近期支持了Elmer FEM的前处理，用户可以快速的生成Elmer FEM计算所需的输入文件。用户在定义完模型后，在菜单栏的工具（Tools）选项中，选择输出Elmer FEM文件，即可在指定目录得到求解器文件。

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导出成功后，会生成名为elmer_welsim.sif的求解器输入文件，和由四个文件组成的网格文件，分别名为mesh.header, mesh.nodes, mesh.elements, mesh.boundary。

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同时，WELSIM可以直接调用Elmer FEM进行计算。当下载Elmer FEM求解器文件后，可以通过首选项 – 求解器 - Elmer FEM可执行文件，来配置求解器目录的路径。通过这种方式，可以直接调用Elmer FEM，求解模型，得到结果文件。

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由于Elmer FEM不是默认的求解器，当进行联合求解时，需要将分析设置节点（Study Settings）的求解器属性设定为Elmer FEM。Elmer FEM的求解器类型较多，因此提供了额外的Elmer Equation属性，用于指定具体计算公式。目前Elmer Equation选项已经支持常用的公式，如Coil Solver, Fluidic Force, Free Surface Reduced, Heat Equation, MagnetoDynamics, Mesh Update, Navier-Stokes, Poisson BEM, Save Line, Save Scalars, Static Electrical Solver, Static Current Solver, Stress Analysis, Stream Solver等。

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Elmer FEM在一个分析中支持多个不同类型的求解器，为支持这个特点，引入了新的Additional Solver节点，用于支持用户添加无限多个求解器设置。Additional Solver节点属性和Study Settings中的求解器设置类似。

MatEditor输出Elmer FEM材料命令

除WELSIM外，独立的材料编辑软件MatEditor也支持Elmer FEM材料数据的导出。生成的材料数据可以直接用于Elmer求解器输入文件。

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总结

本文介绍了使用WELSIM生成Elmer FEM计算文件，和联合求解的设置。得益于优异的GUI，用户可以快速生成高质量的Elmer FEM文件。

目前WELSIM只支持Tet4, Tet10, Tri3, Tri6单元。尚不支持含有共享边界的多区域网格。

Elmer FEM使用GPL开源协议，WELSIM的安装包中不含Elmer FEM求解器。用户需要自行下载安装求解器。通过简单配置，即可使用WELSIM与Elmer FEM联合求解工程问题。

Elmer FEM输入文件的功能已经在2024R2中开发版中，会在正式版和以后的版本中不断维护与增强。其他开源求解器的支持，可以参考《使用WELSIM生成CalculiX求解器文件》、《使用WELSIM生成SU2求解器文件》，《使用WELSIM调用OpenRadioss进行显示动力学分析》，《使用WelSim生成FrontISTR网格与输入文件》，《使用WELSIM生成MFEM初始网格文件》，《使用WELSIM生成电磁计算软件Palace的求解器文件》。

WelSim与作者不隶属于Elmer FEM。和Elmer FEM开发团队与机构没有直接关系。这里引用Elmer FEM仅用作技术博客文章与软件使用的参考。