第二篇 在Win10系統上配置有限元框架FEniCS

這篇介紹本來是應該放在基礎篇的，但是這個有限元框架真的神TM難裝。我弄了一週才弄好，雖然同時有上課寫論文什麼的，總歸花了我不少時間。配置過程也遇到了特別多的問題，而且有些問題目前也只能不了了之，所以放在實戰篇希望能與大家交流，更希望有大佬看到可以帶飛一下QAQ

關於有限元分析和FEniCS

首先先放一下有限元分析的WIKI和FEniCS的官網：

https://en.wikipedia.org/wiki/Finite_element_method
https://fenicsproject.org/
我對有限元分析的理解就是解偏微分方程（組）。我主要是希望利用它來做一些流體計算（CFD），並且利用FEniCS的伴隨演算法（adjoint）庫。目前我用的adjoint是自己寫的，計算效率比較低，Cost Function的下降也比較慢，希望移植到FEniCS上可以獲得更好的效果。這裡面有大量的數學概念，如果讀者希望瞭解需要自己先做一下功課，至少把WIKI看了。當然如果你對我現在說的東西完全是一頭霧水，那我覺得你沒有必要學這個，反正也用不到。在我的文章發表後，我也會把程式碼什麼的放上來大家交流交流，或者當作一個adjoint的例子，目前在投稿階段，敬請期待。關於有限元分析，還有一個非常好用的程式包ANSYS，可以不需要碼程式碼在windows系統上直接操作，下次在這個部落格裡放一個例子作為bonus（室內PM模擬）。

(偽)在Win10下配置FEniCS

為什麼說是“偽”配置呢？因為FEniCS是不能直接在Windows系統下安裝的，除非從source code開始編譯，後面我們也會說這個辦法，不過是在Linux上嘗試的，並且沒有成功。首先我們需要在Win10下安裝一個Ubuntu的子系統，然後再在Ubuntu下安裝FEniCS。安裝子系統的方法是從Microsoft官網上摘下來的：https://docs.microsoft.com/en-us/windows/wsl/install-win10

啟用子系統

以管理員許可權（右鍵->以管理員身份執行）PowerShell，找不到就用微軟小娜搜一下。然後鍵入，回車：

Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName Microsoft-Windows-Subsystem-Linux

然後會需要你重啟一下電腦。

下載Ubuntu

這一步同樣非常傻瓜 ，只用在應用商店（Microsoft Store）搜尋Linux安裝Ubuntu就可以了。

這裡需要選擇第一個，第一次開啟Ubuntu會花上幾分鐘，等得太久可以敲敲回車試試，然後會需要你設定使用者名稱和密碼等。

安裝FEniCS

在Ubuntu的命令列視窗輸入一下命令：

sudo apt-get install software-properties-common
sudo
 
 add-apt-repository ppa:fenics-packages/fenics
sudo apt-get update
sudo apt-get install --no-install-recommends fenics

就可以了，然後為了方便測試和使用，建議再安裝一下ipython3

sudo apt-get ipython3

如果想使用adjoint也可以用同樣的辦法安裝pip3，然後用pip3 install安裝 dolfin-adjoint，Ubuntu自帶了vim可以用於編輯，當然你也可以在windows下編輯好，然後存到子系統路徑下。子系統的根路徑預設在：
C:\Users\使用者名稱\AppData\Local\lxss
然後我們可以在命令列視窗開啟ipython3，並且按照
http://www.dolfin-adjoint.org/en/latest/documentation/tutorial.html#dolfin-adjoint-tutorial
測試一下
如果遇到這樣的錯誤：

ImportError: No module named 'fenics'
ImportError: No module named 'dolfin'

可以試試到python3下執行試試

Linux下安裝dolfin遇到的報錯

這部分報錯是通過source code編譯安裝FEniCS時遇到的，與上面的東西無關。
這個報錯我一直也沒有解決，之前的報錯可以通過選擇適當的gcc, icc, cmake, boost, petsc, slepc的版本解決，或者通過管理員許可權解決。直到最後一部安裝dolfin時，輸入：

pip install .

返回報錯：

"PETSc was configured with one OpenMPI mpi.h version but now appears to be compiling using a different OpenMPI mpi.h version"

我在各種交流平臺上搜了很久，也嘗試了各種編譯器也沒有能解決這個問題。