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CPD Online

核心算法模块 (Calculate_module)

Calculate_module 是本项目的科研核心。为了满足煤热解动力学中高频微分方程求解的性能需求，该模块除 lightgas.py 外，核心组件均已集成 Numba 加速，实现了接近 C/Fortran 级别的数值计算效率。

⚡ 高性能计算架构

Section titled “⚡ 高性能计算架构”

系统通过 Numba 的 @njit 装饰器，将复杂的化学渗透（Percolation）算法动态编译为机器码，大幅降低了 Python 解释器的开销。

Numba JIT 加速

flash.py、perkp.py 与 perks.py 已全量采用 JIT 编译，能够快速处理高并发下的矩阵运算。

原生 Python 逻辑

lightgas.py 保持原生实现，便于灵活调整气体析出的经验公式与逻辑判断。

🏗️ 模块功能拆解

Section titled “🏗️ 模块功能拆解”

核心子模型 (Numba Accelerated)

Section titled “核心子模型 (Numba Accelerated)”
  • perkp.py / perks.py：核心渗流理论算法。利用 Numba 处理大规模循环，计算煤大分子网络断裂概率，是引擎中计算压力最大的部分。
  • flash.py：高性能闪蒸平衡求解。在模拟挥发分脱附时，通过 Numba 加速收敛迭代。
  • lightgas.py：轻质气体（CO、CO2、H2O、CH4 等）析出模型。由于逻辑分支较多，采用标准 Python 开发。

🚀 开发者性能指南

Section titled “🚀 开发者性能指南”

1. 预热机制 (Warm-up)

Section titled “1. 预热机制 (Warm-up)”

由于 Numba 在第一次调用函数时会进行编译，因此在生产环境下，系统启动后的首次计算任务耗时会略长（包含编译耗时）。后续任务将直接调用缓存的机器码。

2. 向量化调用

Section titled “2. 向量化调用”
# 核心组件典型实现风格
from numba import njit


@njit(cache=True)
def calculate_bridge_breakage(p, sigma):
    # 此类函数在 Calculate_module 中被高频调用
    # Numba 将其转化为高效的向量化指令
    ...