NovaFEA

NovaFEA 是一个从零开始构建的、现代、高性能的有限元分析（FEA）引擎。它旨在融合传统高性能计算与现代 AI 驱动的开发范式，探索从符号数学定义到高效计算内核的自动化演进路径。

核心特性

• 高性能 C++ 核心：采用现代 C++ (17/20) 编写，利用 CMake 与 Vcpkg 进行构建和依赖管理。
• 声明式输入文件：支持 .jsonc格式，使算例定义清晰且具有注释支持。
• 符号代码生成 (Symbolic Code Generation)：核心创新点，利用 Python/SymPy 自动生成高度优化的 C++、CUDA 与 JAX 计算内核。
• Python/JAX 生态：利用 JAX 进行快速算法原型设计和求解器验证。

安装与构建

项目使用 vcpkg管理 C++ 依赖，并提供了一套脚本来简化环境配置。

1. 依赖管理 (Vcpkg)

在首次构建前，需安装 C++ 依赖项：

• Windows: 运行 .\build_scripts\vcpkg_install.bat
• Linux/macOS: 运行 ./build_scripts/vcpkg_install.sh

该脚本会自动下载并引导 vcpkg，随后安装 vcpkg.json中定义的所有库。

2. 自动化构建与测试工具

我们推荐使用根目录下的 run_build_and_test.py脚本，它整合了构建、单元测试和集成测试流程。

基本用法：

python run_build_and_test.py [OPTIONS]

常用选项：

• --build: 执行 CMake 构建流程。
• --test: 运行 C++ 单元测试（位于 test/目录）。
• --itest: 运行集成测试（位于 test_case/目录）。
• --mode {debug, release, msvc, msvc-release}: 指定构建模式（默认为 debug）。
• --rebuild: 在构建前清理之前的构建目录。

示例：

# 构建并运行所有测试
python run_build_and_test.py --build --test --itest --mode release

测试框架

项目采用多层次的测试策略确保代码质量。

单元测试 (C++)

位于 test/目录，主要验证 C++ 核心组件的逻辑正确性。

集成测试 (cli-test-framework)

位于 test_case/目录，基于 cli-test-framework 开发。

该框架通过 test_case/test_cases.json定义测试矩阵，自动运行 NovaFEA命令行工具并验证输出结果。

• 运行方式：

python run_build_and_test.py --itest

• 手动运行（需激活 Python 环境）：

cd test_case
python test.py

测试结果将自动生成报告并保存于 test_case/test_report.txt。

目录结构

.
├── system/             # C++ 核心系统（求解器、装配、IO 等）
├── data_center/        # C++ 核心数据（网格、组件、上下文等）
├── extern/fea_codegen/ # FEA 代码生成器（git submodule）
├── docs/demos/jax/     # JAX 示例脚本
├── case/               # 仿真算例输入文件
├── build_scripts/      # 基础构建脚本 (vcpkg_install, build)
├── test/               # C++ 单元测试
├── test_case/          # 基于 cli-test-framework 的集成测试
├── run_build_and_test.py # 统一工作流脚本
└── vcpkg.json          # C++ 依赖定义

许可

本项目采用Mozilla Public License 2.0 (MPL-2.0) 许可证