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2026/8/7 8:18:14
gen_Grid_markRefineDerefine — 网格细化约束生成器
FLASH AMR 网格细化/粗化自定义约束（逐材料区域层级约束）的一站式生成与说明文档。
自动生成器 + 手写参考实现（来自thin_layer_sandwich场景）双轨并存。
flash-sim是 FLASH 高能量密度物理 (HEDP) 仿真代码的全功能 Python 封装。提供场景系统（即插即用仿真入口）、参数文件生成、多环境运行管理、HDF5 输出分析与自适应可视化的一站式工作流。
仓库地址 (Repository)
本项目托管于 Gitee (码云), 支持 HTTPS 克隆与在线浏览:
https://gitee.com/physimx/flash| 操作 | 命令 |
|---|---|
| HTTPS 克隆 | git clone https://gitee.com/physimx/flash.git |
| 在线浏览 | https://gitee.com/physimx/flash (Code/Issues/Releases 页签) |
| 版本标签 | 0.0.000(首次发布) —git tag -l查看全部 |
| 问题反馈 | 通过 Gitee Issues 提交 (登录后新建 Issue) |
发布包已通过全局测试 (233 passed / 3 skipped) 与 FLASH 版权合规检查, (详见 许可 与 NOTICE)。
概述
gen_Grid_markRefineDerefine子包用于生成 FLASH AMR（自适应网格细化）的Grid_markRefineDerefine.F90文件 —— 这是一个可选的FLASH 自定义组件，定义「何时细化 / 何时粗化」网格。
本子包提供两种工作方式，互为补充：
- 自动生成器（推荐）——
generator.py中的GridMarkRefineDerefineGenerator，按参数生成基于**模式 C3（边界框重叠法）**的约束代码。 - 手写参考实现—— 来自
scenarios/collision_compression/thin_layer_sandwich/场景的sim_input_al/Grid_markRefineDerefine.F90与sim_input_si/Grid_markRefineDerefine.F90，是已在实际仿真中验证通过的成品模板。
⚠️文档修订说明：早期
GEN_GRID_GUIDE.md中「暂无自动生成器，需手动编写或从 refs/ 复制」的描述已过时——生成器generator.py现已存在。本 README 已将其合并并纠正，原GEN_GRID_GUIDE.md中的「复制/手动编写」步骤仅作为手写参考保留。
它能做什么
- 对 FLASH 仿真中不同材料区域施加不同的网格细化层级约束
- 例如：Al 靶区需要
lref ∈ [lrefine_max-2, lrefine_max]，CH 泡沫区lref ≤ lrefine_max/2，He 填充区lref ≤ lrefine_min - 使用边界框重叠法（模式 C3），确保超薄层区域（如 0.2µm Al）也能被正确检测和细化
它不做什么
- ❌ 不修改物理求解器逻辑
- ❌ 不生成
.par文件或Config文件 - ❌ 不替换 FLASH 的标准二阶梯度加密机制——它只是一个附加约束层
适用场景与参考实现
| 方式 | 位置 | 用途 |
|---|---|---|
| 自动生成器 | input_gen/gen_Grid_markRefineDerefine/generator.py | 参数化生成模式 C3 约束代码 |
手写模板al变体 | scenarios/collision_compression/thin_layer_sandwich/sim_input_al/Grid_markRefineDerefine.F90 | 三层靶（Al/CH/He）1D 实测模板 |
手写模板si变体 | scenarios/collision_compression/thin_layer_sandwich/sim_input_si/Grid_markRefineDerefine.F90 | 同结构、不同材料表的变体 |
thin_layer_sandwich场景的物理背景：1D 笛卡尔坐标、激光烧蚀多层靶，域范围x ∈ [-200, 200] µm（实际.par中xmin=-0.045, xmax=0.045cm），材料对称布局：
| 位置 |x| (µm) | 材料 | 目标细化 |
|---|---|---|
| ≤ 0.2 | Al 靶材 | 高精度 (如 6~8 级) |
| (0.2, 4] | CH 泡沫 | 中精度 (如 1~4 级) |
| > 4 | He 填充 | 不强制（低精度） |
Grid_markRefineDerefine.F90 用途
这个 Fortran 子程序定义 AMR 网格细化和粗化条件。FLASH 根据用户输入的refine_var_*参数（标准二阶梯度加密），再叠加本文件定义的材料区域约束，调用此子程序判断是否细化或粗化特定区域的网格。
本文件是 FLASH 自定义组件，必须随仿真算例一起编译（放在
SimulationMain/<算例>/目录下），而非独立的 Python 运行步骤。
关键技术要点（已为用户核心规范）
1. AMR 细化变量配置规则
在.par文件中配置标准二阶梯度加密变量（数字越大优先级越靠后）：
lrefine_max=8# 最大细化等级lrefine_min=1# 最小细化等级refine_var_1="dens"# 细化变量1：密度refine_var_2="tele"# 细化变量2：电子温度thin_layer_sandwich/sim_input_al/grid_rede.par中的实测配置即为此形式（refine_var_1=dens、refine_var_2=tele）。
2. 1D / 2D / 3D 坐标获取差异
| 维度 | 坐标获取 | 循环结构 |
|---|---|---|
| 1D | 只需xcent(i)/ 边界框boundBox(*, IAXIS) | do i = ... |
| 2D | 需要xcent(i),ycent(j) | do j = ...; do i = ... |
| 3D | 需要xcent(i),ycent(j),zcent(k) | do k = ...; do j = ...; do i = ... |
当前生成器与
thin_layer_sandwich模板均为1D（IAXIS）实现；2D/3D 需相应扩展坐标判断。
3. 典型细化逻辑（LaserSlab 1D）
! 在靶区域 (x < sim_targetRadius) 细化到最高等级 if (xcent(i) < sim_targetRadius) then need_refine = .true. endif ! 在密度梯度大的区域细化 if (abs(dens(i+1) - dens(i)) / dx > threshold) then need_refine = .true. endif4. 边界框重叠法（核心设计，来自 thin_layer_sandwich 模板）
thin_layer_sandwich的 F90 注释（2026-07-02）明确指出：
- 旧「块中心法」的缺陷：当目标区域宽度 < 最小块尺寸时完全失效。例如 Al 区仅 0.2µm，远小于
lref=1时的块尺寸 50µm —— 没有任何块的中心落在 Al 或 CH 范围内，所有块都会被误判为 He →lref ≤ 1→永远达不到高分辨率。 - 新「边界框重叠法」：检查块的
[LOW, HIGH]区间是否与目标区域重叠（boundBox(HIGH,IAXIS) >= -var .and. boundBox(LOW,IAXIS) <= var），即使块远大于目标区域，只要覆盖即触发约束。
! 判断块是否与 Al 靶材区重叠: Al 区范围 x ∈ [-sim_targHeight, sim_targHeight] if (boundBox(HIGH, IAXIS) >= -sim_targHeight .and. & boundBox(LOW, IAXIS) <= sim_targHeight) then ! ═══ Al 靶材区 ═══ 约束: lref ∈ [lrefine_max-2, lrefine_max] if (lrefine(lb) < al_lower_lref) then refine(lb) = .true. derefine(lb) = .false. else if (lrefine(lb) > al_target_lref) then refine(lb) = .false. derefine(lb) = .true. end if else if (boundBox(HIGH, IAXIS) >= -sim_polyHeight .and. & boundBox(LOW, IAXIS) <= sim_polyHeight) then ! ═══ CH 泡沫区 ═══ 约束: lref ≤ lrefine_max/2 ... else ! ═══ He 填充区 ═══ 约束: lref ≤ lrefine_min（仅 derefine 方向） ... end if分层约束（由lrefine_max自适应，不硬编码）：
| 区域 | 上限 | 下限 | 说明 |
|---|---|---|---|
| Al 靶材 | lrefine_max | lrefine_max - 2 | 确保亚微米层有足够分辨率 |
| CH 泡沫 | lrefine_max / 2（不低于 2） | 不设下限 | 避免界面梯度引起的非物理过度细化 |
| He 填充 | lrefine_min | 不设下限 | 自然退粗到最粗网格 |
过渡机制：PARAMESH 要求相邻块细化层级差|Δlref| ≤ 1，即使 CH 区标记为退粗到 4，Al 边界附近的块也会被 PARAMESH 维持在高一级（被动产生平滑过渡带）。
5. FLASH 版权合规头（手写模板必备）
thin_layer_sandwich的 F90 文件头部包含 FLASHCenter 合规声明，任何修改版 FLASH 源文件都应保留：
!! MODIFIED BY: PhySimX Contributors — derivative of the FLASH Center's !! source/Simulation/SimulationMain/LaserSlab_Custom/Grid_markRefineDerefine !! (modified for a new physics setup; original FLASH header preserved !! intact per FLASH License Agreement §4(c); modification declared per §4(a)).⚠️注意：自动生成器
_header()当前未自动插入上述MODIFIED BY合规头。通过生成器产出的 F90 在正式提交前应手动补回该段声明，以满足 FLASH License Agreement §4(a)。
6. 依赖的 Simulation_data 半宽变量
区域判断依赖Simulation_data.F90中的半宽变量（来自thin_layer_sandwich/sim_input_al/Simulation_data.F90）：
| 变量 | 含义 | .par实测值 |
|---|---|---|
sim_targHeight | Al 靶材层半高 (µm / cm) | 2e-5 |
sim_polyHeight | CH 泡沫层半高 (µm / cm) | 4e-4 |
这些变量必须在Simulation_data.F90中声明、并在Simulation_init中从.par读取后，本约束文件才能编译运行。
使用方法（自动生成器 GridMarkRefineDerefineGenerator）
重要：生成顺序
本生成器应在.par文件生成之后调用，因为lrefine_max/lrefine_min需从.par文件中读取，以保证 F90 注释中的理论分辨率与实际仿真参数一致。
frominput_gen.gen_Grid_markRefineDerefineimport(GridMarkRefineDerefineGenerator,ZoneConfig)# 创建生成器（simulation_name 仅用于注释路径; sim_src_subdir 默认读 credentials）gen=GridMarkRefineDerefineGenerator("my_simulation")# 所有参数均无默认值，必须逐项传入# 这些值来自：setup 命令（nxb, nblockx）、.par 文件（xmin, xmax, lrefine_max/min）gen.set_domain(xmin=-0.02,xmax=0.02,nxb=16,nblockx=8)gen.set_refinement(lrefine_max=8,lrefine_min=1)# 添加区域约束（按优先级从高到低 → 对应 if / else if / else）gen.add_zone(ZoneConfig("Al",# 区域名称"sim_targHeight",# Simulation_data 中的半宽变量lref_lower_ratio=0.75,# 下限: lrefine_max × 0.75（=6，当 lrefine_max=8）lref_upper_ratio=1.0# 上限: lrefine_max（=8）))gen.add_zone(ZoneConfig("CH","sim_polyHeight",lref_lower_ratio=None,# 不设下限（不主动 refine）lref_upper_ratio=0.5# 上限: lrefine_max × 0.5（=4）))gen.add_zone(ZoneConfig("He",None,None,None# Fallback: 无约束))# 生成并保存（强制 LF 换行）gen.save("sim_input/Grid_markRefineDerefine.F90")ZoneConfig 参数说明
| 参数 | 类型 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|---|
name | str | 区域名称（仅用于注释） | "Al" |
sim_var_name | str/None | Simulation_data 中的半宽变量名。None=fallback | "sim_targHeight" |
lref_lower_ratio | float/None | 下限比例因子。相对lrefine_max。None=不设下限 | 0.75,0.5,None |
lref_upper_ratio | float/None | 上限比例因子（同上）。None=不设上限 | 1.0,0.5,None |
use_bounding_box | bool | 使用边界框重叠法（默认 True，推荐） | True |
zone_margin | float | 缓冲区扩展系数（>1.0 时区域判断边界向两侧扩展，减少界面数值不稳定性；默认 1.0） | 1.0,1.2 |
ratio 值的含义（比例因子）
所有 ratio 值均为比例因子，相对于lrefine_max：
| 值 | 含义 | F90 表达式（lrefine_max=8 时） |
|---|---|---|
None | 无约束 | — |
1.0 | lrefine_max | lrefine_max→ 8 |
0.75 | lrefine_max × 0.75 | lrefine_max * 3 / 4→ 6 |
0.5 | lrefine_max × 0.5 | lrefine_max / 2→ 4 |
0.25 | lrefine_max × 0.25 | lrefine_max / 4→ 2 |
💡薄层材料陷阱：
ZoneConfig文档指出，厚度 ≤ 几倍res_min的薄层材料（如 Al 靶），lref_lower_ratio必须设为1.0，否则初始化阶段可能达不到lrefine_max，导致薄层分辨率不足。
生成的 F90 结构（5 段）
生成器产出的Grid_markRefineDerefine()子程序依次包含：
- USE 语句—— 导入 FLASH 模块与
Simulation_data半宽变量 - 变量声明—— 含
zone_margin > 1.0时为区域生成的*_zone_half缓冲变量 - 标准二阶梯度加密流程——
gr_markDerefineByTime/gr_setMaxRefineByTime/Grid_fillGuardCells/gr_markRefineDerefine - 区域约束（边界框重叠）——
Grid_getListOfBlocks+Grid_getBlkBoundBox，逐叶块if / else if / else标记refine/derefine - 标准后处理收尾—— PARAMESH2 兼容、粒子计数加密、最大精度强制、
gr_unmarkRefineByLogRadius、Sink 粒子加密、非叶块标志清理（where (nodetype(:) /= LEAF)必须清零，否则 PARAMESH 崩溃）
分辨率核算（来自 thin_layer_sandwich F90 注释）
公式
res_min = |xmax - xmin| / (NXB * nblockx * 2^(lrefine_max-1)) res_max = |xmax - xmin| / (NXB * nblockx * 2^(lrefine_min-1))（单位换算：若xmin/xmax以 cm 传入，需 ×1e4 换算为 µm；生成器_calc_resolution已内置此换算。）
1D 示例（域 400µm，NXB=8，nblockx=1）
| lrefine_max | res_min (µm) | 是否满足 Al < 0.03µm |
|---|---|---|
| 12 | 400/(8×1×2¹¹) ≈0.0244 | ✅ |
| 11 | 400/(8×1×2¹⁰) ≈ 0.0488 | ❌ |
| 10 | 400/(8×1×2⁹) ≈ 0.0977 | ❌ |
| 8 | 400/(8×1×2⁷) ≈ 0.391 | ❌ |
| lrefine_min | res_max (µm) |
|---|---|
| 4 | 400/(8×1×2³) ≈ 6.25 |
| 3 | 400/(8×1×2²) ≈ 12.5 |
结论：满足 Al 分辨率 < 0.03µm 的最小
lrefine_max = 12，推荐lrefine_max=12, lrefine_min=4, nblockx=1（高分辨率需求场景）；常规演示可用thin_layer_sandwich的lrefine_max=8, lrefine_min=1, nblockx=8。
⚠️ 重要：必须人工核查
本生成器生成的代码是自定义 AMR 细化约束器，实际细化结果受以下因素影响：
refine_var梯度判据——.par文件中的refine_var_*设置- PARAMESH 邻接限制—— 相邻块
|Δlref| ≤ 1 lrefine_max/lrefine_min—— 全局限制
建议进行小批量 flash 仿真进行人工核查后再正式使用。
参考文件与实现位置
| 类型 | 路径 |
|---|---|
| 自动生成器 | input_gen/gen_Grid_markRefineDerefine/generator.py |
手写al模板 | scenarios/collision_compression/thin_layer_sandwich/sim_input_al/Grid_markRefineDerefine.F90 |
手写si模板 | scenarios/collision_compression/thin_layer_sandwich/sim_input_si/Grid_markRefineDerefine.F90 |
| 配套半宽变量声明 | scenarios/collision_compression/thin_layer_sandwich/sim_input_al/Simulation_data.F90 |
| 配套参数文件 | scenarios/collision_compression/thin_layer_sandwich/sim_input_al/grid_rede.par |
⚠️废弃引用：早期文档提到的
refs/Grid_markRefineDerefine.F90、refs/Al_CH_He_laser_cart1D/、refs/Grid_markRefineDerefine_编写指南.md等refs/目录当前不存在。请以本仓库内thin_layer_sandwich的 F90 文件作为权威手写模板。
致谢与商用说明
本生成器产出的Grid_markRefineDerefine.F90属于 flash-sim（flash 仿真辅助 Python 包）的一部分，相关署名与商用条款如下：
- 出版物致谢：使用 flash-sim 产生的任何出版物，请感谢绵阳市的 PhySimX 团队开发了该仿真辅助 Python 包。建议文案：“We acknowledge the PhySimX team (Mianyang, China) for developing the flash-sim auxiliary Python package used in this work.”
- 商用说明：flash-sim 的 Python 代码以 Apache 2.0 许可，其商用须遵守所有适用许可（含 FLASH 仿真引擎的 FLASH License Agreement §5），商用场景下的授权与责任以届时适用的许可及书面约定为准。
完整条款见根目录 README.md 许可章节、LICENSE 与 NOTICE。
文档版本: 2.0（合并README.md+GEN_GRID_GUIDE.md，并补充thin_layer_sandwichF90 参考实现）
最后更新: 2026-08-03
维护: PhySimX Team