科学计算软件：中科院 PHG三维自适应有限元设计平台
计算数学与科学工程计算研究所成立于一九九五年，她的前身是中国科学院计算中心科学与工程计算部。这支队伍始建于一九五六年，在已故的中国科学院院士冯康等老一辈知名学者的领导下，曾取得数十项重大的研究成果，尤其是冯康先生及其研究小组独立于西方创立了有限元方法，解决了一大批来自航天航空、核能工程、石油勘探、水利建筑交通运输等领域的重大计算难题。研究所人员迄今已获得包括国家自然科学一等奖和何梁何利科技进步奖在内的奖项数十项。
近年来，在国家“863”计划和重点研发计划“高性能计算”专项的支持下，我国科研工作者成功研制了三维并行结构自适应软件框架 JASMIN和三维并行自适应有限元软件平台 PHG。中国科学院计算机网络信息中心科研人员在计算科学应用研究中心支持下，正研发并行计算框架 SC Tangram。通过框架支撑，并行计算细节可对应用科学计算研究人员屏蔽，使其可集中于物理模型和计算方法创新并加速计算程序与新方法、新模型的融合，最终实现大规模并行计算应用软件的快速开发。
一.官网介绍：
PHG平台（Parallel Hierarchical Grid, ）是一个开源的并行自适应有限元程序开发平台，其主要特征包括：基于最新顶点单元二分的四面体网格并行局部加密和放粗，支持高阶元、hp自适应和扩展有限元，支持超大规模并行。
PHG平台作为我国完全自主知识产权且唯一支持国产超级计算机的三维并行自适应有限元软件平台，具备支撑面向万亿至十亿亿次级超级计算机的并行有限元应用程序开发的能力，迄今陆续被多个企业和应用领域的研究团队使用，支撑工程力学计算、冰川模拟、生物计算等重要应用需求问题的高性能计算。
PHG (Parallel Hierarchical Grid) 是科学与工程计算国家重点实验室正在发展的专门为三维自适应有限元设计的并行程序开发平台，其核心是分布式的层次网格结构。目前，PHG 处理的网格对象是三维四面体协调网格。PHG 采用 C 语言开发，基于 MPI 消息传递通信实现并行。
PHG 的研制得到了国家973项目“高性能科学计算研究”第二课题组“大规模并行计算研究”和国家自然科学基金的支持。
PHG 通过面向对象的数据结构以及用户接口实现了并行网格剖分、动态负载平衡和网格局部自适应加密与放粗，在隐藏并行细节的同时为并行自适应有限元程序的开发提供了足够的灵活性。用户通过 PHG 灵活的自由度管理模块能轻松完成有限元离散和刚度矩阵的组装，通过线性解法器或特征值解法器接口能方便地完成方程组和特征值问题的求解。PHG 支持将计算结果以 VTK 或 OpenDX 的格式输出进行可视化处理。
二.从实际问题出发，注重计算方法的构造和分析，让科学计算服务于应用需求。
科学与工程计算国家重点实验室，筹建于20世纪90年代初期。
PHG（Parallel Hierarchical Grid）是实验室正在发展的专门为三维自适应有限元计算所设计的并行程序开发平台，其核心是分布式的层次网格结构。
目前，PHG处理的网格对象是三维四面体协调网格。PHG采用C语言开发，基于MPI消息传递通信实现并行。基于PHG完成的并行自适应有限元应用程序在国产高性能并行计算机上，最大并行规模达到数万个处理器核，最大网格规模超过十亿个计算单元。
PHG平台使科研人员可在并行计算环境下方便地使用自适应有限元方法，提升计算效率的同时，显著地缩短了设计算法周期。在集成电路参数提取的有限元自适应计算中，基于PHG开发的并行程序已高效处理20亿个自由度的系统。
