Simple Fluid

问题背景

前提：猫咪走丢了

已知：

结论：？

问题描述

你需要进行代码填空，完成一个简单的二维不可压缩流体模拟程序。你需要完成的代码功能大致包括：

从 input.json 读取输入，调用提供好的接口，初始化模拟环境（设置格点数量，边界条件，模拟参数等）
实现以上初始化接口的具体逻辑。
完成每个时间片内的模拟逻辑，更新格点上的流体速度和压强，溶质的浓度。
模拟一定步数后，将每个格点的流体速度，溶质的浓度输出到 output.hdf5 文件中。

模板代码位于 fluid.example.py，请先将其重命名为 fluid.py，随后将其中标有 # TODO 的部分替换为相应的代码。算法详细说明位于 docs/algorithm.pdf， TODO 注释中带有的编号和 docs/algorithm.pdf 中的章节号对应，请仔细阅读。

输入输出格式说明见 docs/file.md。

**注意！**本题如果你的程序执行成功了，Action 的状态就会是通过（对勾）。这不意味着你拿到了满分。请查看 Action Build Log 来了解具体获得的分数。

依赖

默认情况下，模板代码会根据每个时间片的模拟结果输出一个 GIF 文件。这需要一个额外的依赖，可以通过以下方式安装：

$ pip3 install pillow

如果你不需要 GIF 输出，请将代码开头 ENABLE_GIF 变量的值改为 False。

GIF 文件的内容不会参与评测。

样例与评测

本题进行黑盒评测。共有 5 组输入，对于每组输入，我们对 dyes 和 velocity 数据集进行逐点比较，如果你的程序输出的值是 $r$，助教所写的模拟得到对应的值是 $r_std$，那么这个点给分比例 (0, 1] 如下：

THRESHOLD = 0.01
def scoring(r, r_std):
  ratio = abs(r - r_std) / max(abs(r_std), 1e-5)

  if ratio < THRESHOLD:
    return 1
  return 0.1 ** ((ratio - THRESHOLD) / (1 - THRESHOLD))

也就是如果相对误差在 Threshold = 1% 以内给 100% 的分数，相对误差在 100% 的时候给 10% 的分数。最后 velocity 数据集的平均得分站一半分数，dyes 数据集的平均得分占一半分数。

**注意！**本题如果你的程序执行成功了，Action 的状态就会是通过（对勾）。这不意味着你拿到了满分。请查看 Action Build Log 来了解具体获得的分数。

在本地执行评测并输出分数请执行 scripts/grade.sh

本题分数构成为：

黑盒: 按上述方法计算。
白盒: 代码风格与 Git 使用 20 分（包括恰当注释、合理命名、提交日志等）。

本题不设置运行时间、空间限制。

助教以 deadline 前 GitHub 上最后一次提交为准进行评测。

调试

在 data 目录中有数个 animation.*.gif 文件，这是标程输出的 GIF。请注意，标程采取的 GIF 压缩算法和速度可能和 PIL 有微妙的不同，所以如果 GIF 有一点点差距，可能你的输出和标准答案是完全一致的。

在 https://lab.cs.tsinghua.edu.cn/physics-data/fluid/steps.1.tar.gz 压缩文件中有 input.1.json 输入对应的，各步中各变换之后标程的场的内容。例如 23.advection.hdf5 代表在 step=23 时，Advection 之后的场的内容。额外的，23.before.hdf5 代表 step=23 的模拟刚开始时（splat 之后）的场的内容。这些数据也许有助于你调试。具体的输出的位置见标程的源码。

最后，在 data/std 目录中有 C++ 写的标程，可以用来对照你的实现，或者生成更多输出。相关信息请阅读 data/std/README.md。

physics-data/tpl_fluid

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