findscripter 何时使用
当任务需要在周期域上对不可压缩流体做数值仿真，并对结果做湍流/涡/谱分析时使用。FluidSim 是面向对象的 Python CFD 框架，用伪谱方法（FFT）求解，配 Pythran/Transonic 编译与 MPI 并行，性能接近 Fortran/C++。典型场景：
- 二维/三维湍流研究：能量与拟涡能级联、涡量动力学、高分辨率 DNS。
- 地球物理流：浅水方程（旋转系、地转平衡）、海洋/大气分层流（Boussinesq、浮力）。
- 经典验证算例：Taylor-Green 涡、双极涡（dipole）能量衰减对比解析解。
- 参数扫描：批量改黏性/分辨率跑系列仿真，分析依赖关系。
不该用的边界：
- 需要复杂几何 / 物理边界（机翼、管道、绕流障碍物）——FluidSim 只做周期边界 + 谱方法，没有贴体网格，这类问题用有限元/有限体积（OpenFOAM、SU2、FEniCS）。
- 多相流、自由表面、燃烧、可压缩激波——超出本框架求解器范围。
- 结构静力学 / 应力分析（FvK 弹性板求解器是耦合动力学，不是静力 FEA）。
- 体系很大（如 512³ 三维 DNS）却无多核/集群与 FFT 支持时，单机算力不可接受，应先评估 HPC 资源。
步骤
- 装环境：
uv pip install "fluidsim[fft]"（多数求解器需 FFT 支持）；并行再加[fft,mpi]。无需 API key。 - 导入求解器：按物理问题选
Simul类（见下表）。 - 建默认参数：
params = Simul.create_default_params()，再用点号逐项配置（拼错属性会抛AttributeError，防静默错配）。 - 配域与分辨率：
params.oper.nx = params.oper.ny = 256、params.oper.Lx = params.oper.Ly = 2*pi。 - 配物理与时间步：黏性
params.nu_2、超黏params.nu_4（可选）；params.time_stepping.t_end、USE_CFL=True配CFL=0.5用自适应步长。 - 配初值与输出：
params.init_fields.type（noise/dipole/vortex/from_file/in_script）；params.output.periods_save.*设各类输出的保存周期。 - 实例化并跑：
sim = Simul(params); sim.time_stepping.start()。 - 分析：物理场/能谱/空间均值出图，或
load_sim_for_plot载入历史仿真复盘。
指令
求解器选择（关键约束，按物理问题选）：
| 问题类型 | 求解器 key | 导入 | 特征参数 |
|---|---|---|---|
| 二维湍流、涡动力学、快速测试 | ns2d |
from fluidsim.solvers.ns2d.solver import Simul |
— |
| 三维湍流、真实流、高分辨 DNS | ns3d |
...ns3d.solver import Simul |
需 MPI |
| 分层流（海洋/大气） | ns2d.strat / ns3d.strat |
...ns2d.strat.solver import Simul |
params.N（Brunt-Väisälä 频率） |
| 浅水 / 地球物理 / 旋转系 | sw1l |
...sw1l.solver import Simul |
params.f（科氏参数） |
| 弹性板（Föppl-von Kármán） | fvk |
...fvk.solver import Simul |
流固耦合 |
最佳实践（务必遵守）：
- 谱方法只适用周期域；域尺寸
Lx/Ly一般取2*pi配对应分辨率。 - 长程/高分辨仿真开
USE_CFL=True让步长随流场自适应，比固定步长稳。 - 三维或大算例用 MPI 并行：
mpirun -np 8 python script.py，进程数与 FFT 分解相匹配。 - 自定义初值用
init_fields.type = "in_script"，实例化后取物理场数组写入，再调statephys_from_statespect()同步谱空间。 - 分析能谱级联时限定准稳态时间窗（
tmin/tmax），别把初始暂态算进去。 - 输出为 HDF5（
.h5），三维可视化交给 ParaView / VisIt。
环境变量（可选）： FLUIDSIM_PATH（输出目录）、FLUIDDYN_PATH_SCRATCH（工作目录）。
示例
最小工作流（二维 Navier-Stokes）：
from fluidsim.solvers.ns2d.solver import Simul
from math import pi
params = Simul.create_default_params()
params.oper.nx = params.oper.ny = 256
params.oper.Lx = params.oper.Ly = 2 * pi
params.nu_2 = 1e-3
params.time_stepping.t_end = 10.0
params.time_stepping.USE_CFL = True
params.init_fields.type = "noise"
params.output.periods_save.phys_fields = 1.0
params.output.periods_save.spectra = 0.5
params.output.periods_save.spatial_means = 0.1
sim = Simul(params)
sim.time_stepping.start()
sim.output.phys_fields.plot("vorticity") # 涡量场
sim.output.spectra.plot1d(tmin=30.0, tmax=50.0) # 能量级联
sim.output.spatial_means.plot() # 体积均值时间序列
自定义初值 · Taylor-Green 涡验证：
import numpy as np
sim = Simul(params) # params.init_fields.type = "in_script"
X, Y = sim.oper.get_XY_loc()
vx = sim.state.state_phys.get_var("vx")
vy = sim.state.state_phys.get_var("vy")
vx[:] = np.sin(X) * np.cos(Y)
vy[:] = -np.cos(X) * np.sin(Y)
sim.state.statephys_from_statespect() # 谱空间同步，关键
sim.time_stepping.start()
df = sim.output.spatial_means.load() # 与解析能量衰减对比
分层流： from fluidsim.solvers.ns2d.strat.solver import Simul，设 params.N = 2.0，初值里写浮力场 b = sim.state.state_phys.get_var("b")。
带强迫维持湍流：
params.forcing.enable = True
params.forcing.type = "tcrandom" # 时间相关随机强迫
params.forcing.forcing_rate = 1.0
三维 + MPI： params.oper.nx = ny = nz = 512 后 mpirun -np 64 python script.py。
参数扫描：
for nu in [1e-3, 5e-4, 1e-4]:
params = Simul.create_default_params()
params.nu_2 = nu
params.output.sub_directory = f"nu{nu}"
Simul(params).time_stepping.start()
复盘历史仿真：
from fluidsim import load_sim_for_plot
sim = load_sim_for_plot("simulation_dir")
sim.output.phys_fields.plot()
注意事项
- 许可双层：本采编源（K-Dense scientific-agent-skills 仓库）为 MIT，可再分发；但 FluidSim 库本身遵循 CeCILL（GPL 兼容的法国自由软件许可），使用/再分发该库代码时受 CeCILL 约束，与本条目文本许可无关。
- 拼错即报错：
Parameters对未知属性抛AttributeError，是特性不是 bug——靠它发现参数名笔误。 - 域必须周期：非周期/有边界几何会得到无意义结果，谱方法的硬约束。
- 统计窗口：能谱、级联、均值分析要丢弃初始暂态，只取准稳态段（
tmin/tmax）。 - 断点重启：长仿真可中断重启；先看
references/simulation_workflow.md的 restart 与集群提交流程。 - 性能依赖编译与 FFT：装
[fft]才有 FluidFFT 后端；Pythran/Transonic 编译热点函数；并行靠 mpi4py，进程数需与 FFT 分解协调。 - 替代/参考：复杂几何转 OpenFOAM/SU2/FEniCS；谱方法同类有 Dedalus、SpectralDNS。官方文档 https://fluidsim.readthedocs.io/ ；源技能含
references/六个细化文档（installation/solvers/simulation_workflow/parameters/output_analysis/advanced_features）。
互见
- related：
molecular-dynamics-simulation—— 同为原子/连续介质数值模拟，方法论（建模→平衡→产能→分析）相通。 - related：
materials-science-toolkit、guided-statistical-analysis—— 仿真结果的物性提取与统计分析。 - combines_with：
matplotlib-visualization—— 涡量场、能谱、时间序列出版级出图。
本条采编自 K-Dense-AI/scientific-agent-skills（MIT 许可证）。FluidSim 库本身遵循 CeCILL 许可证。