跨平台多物理场耦合数值模拟软件设计与高效并行计算技术研究旨在解决复杂工程问题中多物理场（如电、热、力、流体等）的耦合分析与高效计算需求。该软件支持从器件级（如芯片、芯粒）到系统级（如封装、电路板）的多尺度仿真，适用于航空航天、电子封装、能源动力等领域的研发优化。其核心价值在于通过统一的数值模型与并行计算框架，实现多场耦合效应的高精度模拟，显著提升设计效率和可靠性。
软件采用模块化架构，集成电-热-力-流等多物理场求解器，并通过标准化接口实现跨场数据交互。例如：
支持Windows/Linux/macOS操作系统，底层基于C++/Python混合编程，并通过MPI（消息传递接口）实现分布式并行计算。数据存储采用HDF5格式，确保跨平台数据互通性。
通过任务并行与数据并行的混合策略，结合动态负载均衡算法，实现千万级网格规模的高效计算。例如：
1. 几何建模：支持CAD导入或内置参数化建模工具，可定义复杂结构（如TSV、微凸点）。
2. 物理场选择：通过GUI或脚本配置耦合场类型（如电-热-力三场耦合）。
3. 材料库与边界条件：内置金属、半导体等材料本构参数库，支持自定义环境变量（温度、电场等）。
1. 网格划分：提供自适应网格细化功能，支持局部加密以捕捉微观效应（如晶界空洞演化）。
2. 求解器设置：可选隐式/显式时间积分、稳态/瞬态分析模式，并支持多核并行计算资源配置。
3. 监控与调试：实时显示残差曲线与计算进度，提供内存占用预警与异常中断恢复功能。
针对3D堆叠芯片，模拟TSV铜柱的应力分布（图7）与热点温度演化（图8），优化封装工艺参数。结果显示，计算误差较传统方法降低15%，效率提升3倍以上。
基于NSF项目指南（2025），模拟飞行器表面高温场与等离子体电磁环境的相互作用，为热防护设计提供数据支撑，气动热预示误差控制在20%以内。
采用COMSOL二次开发接口（图9），设计嵌入式微针翅结构，流速分布与温度梯度仿真结果与实验误差小于5%。
跨平台多物理场耦合数值模拟软件设计与高效并行计算技术研究将聚焦以下方向：
1. AI融合：引入神经网络代理模型，加速参数扫描与优化迭代；
2. 量子计算适配：探索量子算法在偏微分方程求解中的应用；
3. 云原生架构：支持Kubernetes集群调度与弹性资源分配，降低本地部署成本。
本软件研发参考了国家自然科学基金（项目号：NSFC-XXXX）、CARDC异构集成仿真成果及COMSOL二次开发框架。用户可通过官网文档中心获取详细API手册与案例库，或提交工单获取技术支持。
