SUNDIALS: SUite of Nonlinear and DIfferential/ALgebraic Equation Solvers

SUNDIALS (https://computing.llnl.gov/projects/sundials) 是一个很强大的数学库，用于求解工程和科学上的数学问题。CVODE是其中重要工具之一，用于求解常微分方程(Ordinary Differential Equation, ODE)，由C语言写成.

SHUD模型(Simulator of Hydrologic Unstructured Domains)使用有限体积法求解流域控制方程，即理查德方程(Richard Equation)和圣维南方程(Saint Venant Equation)。

当前最新的SUNDIALS是其v5.x版本，2019年11月发布.

本文介绍如何在Mac/Linux上安装SUNDIALS/CVODE。

本安装过程以及在 Mac 10.13 and **Ubuntu 18.04.3 LTS (GNU/Linux 4.15.0-66-generic x86_64)**上进行测试。

1. 下载 SUNDIALS，地址：https://computing.llnl.gov/projects/sundials/sundials-software. 或者也可以从github上获取最新源代码：

git clone https://github.com/LLNL/sundials.git

此刻，你应该已经在你的目录中有sundials的源码了，请进入该目录。假设你已经进入了 sundials所在的目录.

2. 创建安装目录

安装目录名称为：installSundials

执行以下命令：

mkdir installSundials
cd installSundials

rm -rf builddir instdir srcdir

mkdir builddir
mkdir instdir
mkdir srcdir

cd builddir/

3. 利用CCMAKE配置SUNDIALS安装参数.

有两种方式配置其安装参数，一种是图像界面(GUI)，另一种是直接命令行参数赋值。

• 方法1：, 键入命令：

ccmake ../../sundials/

你将看到类似的界面：

移动光标到此行CMAKE_INSTALL_PREFIX，该行是SUNDIALS的安装路径。键入回车，即可开始编辑此行内容。修改该行内容为：/usr/local/sundials。

注意：此处/usr/local/sundials即为SUNDIALS的安装目录，未来编译SHUD/PIHM时，需要配置正确的SUNDIALS安装路径，方能成功编译SHUD/PIHM。

另外，你也可以改变SUNDIALS例子代码的安装路径。 EXAMPLES_INSTALL_PATH.

接下来，你需要选择打算安装的求解器，可选项包括 ARKODE, CVODE, CVODES, IDA, IDAS, KINSOL等. 利用回车可以打开(enable)或者关闭(disable)其安装. 因为SHUD/PIHM仅仅需要CVODE求解器，因此，我们仅仅打开了BUILD_CVODE。

如果你的电脑支持OpenMP并且已经安装了OpenMP，你也可以将OPENMP_ENABLE打开至ON状态.

编辑完成后，按C开始配置文件。再按一次C。当下部出现g时，按下g则开始生产配置文件。

• 方法2： 你也可以使用一下命令，完成cmake配置文件。

cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/sundials \
 -DEXAMPLES_INSTALL_PATH=../example \
 -DBUILD_CVODE=ON \
 -DBUILD_CVODES=OFF \
 -DBUILD_ARKODE=OFF \
 -DBUILD_CVODES=OFF \
 -DBUILD_IDA=OFF \
 -DBUILD_IDAS=OFF \
 -DBUILD_KINSOL=OFF \
 -DOPENMP_ENABLE=ON \
 ../../sundials/

以上命令也将SUNDIALS安装在了路径*/usr/local/sundials*, 例子程序安装在了*../example*；且只安装了*CVODE*求解器，并开启了OpenMP支持。

如果你没有OpenMP或者打开OpenMP后报错，请使用以下命令：

cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/sundials \
 -DEXAMPLES_INSTALL_PATH=../example \
 -DBUILD_CVODE=ON \
 -DBUILD_CVODES=OFF \
 -DBUILD_ARKODE=OFF \
 -DBUILD_CVODES=OFF \
 -DBUILD_IDA=OFF \
 -DBUILD_IDAS=OFF \
 -DBUILD_KINSOL=OFF \
 -DOPENMP_ENABLE=OFF \
 ../../sundials/

4. 编译和安装

超简单，执行以下命令：

make
make install

有时候，你的系统要求你具有更高的访问权限，则可以使用一下命令：

make
sudo make install

如果没有报错，那么你的SUNDIALS/CVODE已经安装成功。

5. 编译SUNDIALS例子

进入到例子程序目录： ../example

![example](example.png)

编译所有例子程序：

 cd ../example/cvode/serial/
 ls
 make

编译成功后，你看的文件类似于下图：

6. 测试例子程序

   ./cvAdvDiff_bnd
   
   ./cvKrylovDemo_ls
   

至此，你已经成功安装了SUNDIALS/CVODE到你的计算平台。接下来，你可以开始使用了。

请保持耐心，因为接下来的挑战更大:-)。

Be patient, you will meet more challenges.