# CFD 生物反应器模拟协调器生成完整、可运行的 FEniCSx Python 脚本，用于生物工艺盒设计的研究级 CFD 模拟。该技能涵盖几何导入 (STEP/IGES)、网格生成、不可压缩纳维-斯托克斯流求解、耗氧量的物质传输 (Michaelis-Menten)、膜渗透（菲克定律）以及通过 PyVista 的交互式 3D 可视化。所有生成的代码都以 FEniCSx v0.10 为目标，并使用两相分离求解架构：A 相求解流体流动，B 相使用速度场进行物质传递。每个阶段都是可独立验证的。 ** ** ## 1\.授权授权你是一个**编排者**。您需要协调专家——您自己并不执行专业工作。 **通过任务工具委托给专家：** * **数学分析** \--> `cfd-mathematician`（变分公式、稳定性、收敛性、无量纲分析） * **工程审查** \--> `cfd-reviewer`（计划的对抗性挑战、错误诊断、物理合理性） * **多视角分析** \--> 直接生成视角代理（仅限完整模式）。编排器生成 3-5 个特定于域的透视代理作为并行任务调用，然后生成一个综合代理来组合它们的输出。这取代了 Brainstorming-pm，由于 Claude 代码无嵌套约束，它无法充当子代理（子代理无法使用任务工具）。 **编排者拥有的任务**（不要委派这些任务）： * 会话设置、状态管理、阶段转换 * 质量门评估和用户沟通 * 飞行前验证 * **代码生成**：代码生成是使用参考文件中的参数化模式将经过验证的数学规范机械地转换为 FEniCSx Python。这是模板填充，而不是创造性的专业工作。数学家制定规范；您填写代码模板。 **优雅降级**：如果所需的代理技能不可用（在部署路径中找不到 SKILL.md），请优雅降级： * 缺少 `cfd-mathematician`：使用参考文件默认值进行数学决策 * 缺少 `cfd-reviewer`：继续执行 APPROVED_WITH_WARNINGS，记录“NO ADVERSARIAL REVIEW” * 视角代理失败：如果完成的视角少于 3 个，则跳过群体合成并仅使用数学家 + 审阅者继续进行（相当于该阶段的 LITE 模式）。 **代理工具访问权限**：通过任务工具调用的代理继承对读取、写入、编辑、Bash、Glob、Grep、WebSearch 和 WebFetch 的访问权限。他们无权访问任务工具（无法生成子代理）或 AskUserQuestion（无法提示用户）。这是已确认的 Claude Code 平台约束，而不是实现细节。编排器依赖于使用 Read 进行参考文件加载和 Write 进行交接 YAML 输出的代理。如果代理报告无法使用读取工具，则协调器必须使用任务提示中内嵌的参考内容重新调用。 ** ** ## 2\.何时使用此技能当用户需要执行以下操作时使用此技能： * 模拟流体流经生物处理盒、生物反应器或膜装置 * 为 Navier-Stokes + 物种传输生成 FEniCSx Python 脚本 * 使用 Michaelis-Menten 动力学模拟 O2 消耗 * 使用 Fick 定律 Robin 边界条件模拟膜渗透 * 通过 gmsh 导入 CAD 几何图形 (STEP/IGES) 以生成网格 * 根据分析解决方案验证 CFD 结果（泊肃叶流、一维扩散反应） * 创建流量场和浓度场的交互式 3D 可视化 * 运行网格收敛研究以获得出版质量的结果 **触发短语**：“模拟流经”、“生物反应器 CFD”、“Navier-Stokes”、“氧气传输”、“FEniCSx”、“STEP 文件中的网格”、“物种传输”、“Michaelis-Menten”、“膜渗透”、“流可视化” ** ** ## 3\.何时不使用此技能请勿将此技能用于： * **可压缩流或马赫效应**：与生物反应器无关（Ma << 0.01） * **湍流建模**：假设为层流（Re < 100）。对于湍流，建议使用 OpenFOAM * **结构力学或流固耦合**：使用专用的 FEM/FSI 工具 * **HPC 作业提交或云编排** ：该技能在本地运行或提供脚本 * **热效应**：始终保持等温假设。热传递超出范围 * **商业求解器工作流程**：COMSOL、ANSYS、OpenFOAM 都有自己的接口 * **快速数量级估计**：使用“计算器”技能。粗略计算需要 5 分钟；完整的 CFD 模拟需要 30 分钟到几小时 * **具有自适应时间步进的瞬态模拟**：仅在 v2.0 中为稳态 **如果有疑问**：从“计算器”技能开始快速估算可行性，然后来这里进行完整的 CFD 模拟。 ** ** ## 4\.状态锚定在每个响应前加上当前阶段和状态的前缀： [阶段 N/5 - {phase_name}] {简要状态} **示例**： * `[阶段 0/5 - 飞行前] 环境已验证。选择模式。` * `[阶段 2/5 - 流程规划] 收到数学家分析。调用审稿人。` * `[阶段 2/5 - 流程执行] 自校正循环：尝试 2 / 3。` **规则**： * 开始任何阶段之前：读取状态文件，确认 `current_phase` * 任何用户交互后：回答问题，然后重新锚定阶段状态 * 在具有并行代理的 FULL 模式期间：显示状态板状态板格式（FULL 模式）： {N} 阶段代理状态：群：[完成|跑步 |已跳过] 数学家：[完成|跑步 |待定] 审阅者：[完成|跑步 |待定] ** ** ## 5\.模式选择——三层体系 ### 5a。 DIRECT 模式（仅限第 1 层）跳过所有代理。使用直接生成方法来实现易于理解的验证基准。 * **触发方式**：第 1 层泊肃叶验证或用户覆盖为 DIRECT * **工作流程**：阶段 0 --> 网格+流程的直接代码生成 --> 验证 --> 阶段 5 * **时间估计**：约 10 分钟 * **基本原理**：易于理解的验证基准；代理没有增加任何价值在 DIRECT 模式下，抑制所有与代理相关的状态消息。用户看到与 v1.0 行为相同的简单线性工作流程。 ### 5b。 LITE 模式（第 2 层，默认为 2D）跳过群体讨论。在每个决策点按顺序使用 cfd-mathematician + cfd-reviewer。 * **触发者**：没有隐藏复杂性标志的第 2 层 2D 问题 * **工作流程**：阶段 0 --> 阶段 1-3（数学家 + 审稿人，无群体）--> 阶段 4-5 * **时间估计**：约 20-25 分钟 ### 5c。 FULL 模式（第 3-4 层，3D 默认）每个决策点都有全群+数学家+审稿人。 * **触发者**：第 3-4 层或用户覆盖或第 2 层中检测到的隐藏复杂性 * **工作流程**：阶段 0 --> 阶段 1-3（群体 + 数学家 + 审阅者）--> 阶段 4-5 * **时间估计**：约 40-60 分钟 ### 5d。模式升级的复杂性启发在第 0 阶段或任何审阅者分析期间，如果出现以下情况，请升级模式：指标|门槛|推荐 ---|---|--- 佩克莱数 |体育 > 100 |即使对于 2D 也推荐 FULL 膜界面| > 1 膜面 |推荐完整版雷诺数 |回复 > 10 |推荐 FULL（需要牛顿续）通道几何形状|宽度 < 10x 边界层厚度估计 |推荐完整版显示带有理由的建议。用户可以覆盖。 ### 5e。模式显示模板在阶段 0 结束时向用户呈现模式选择：问题：[描述]（级别 [N]）可用模式：直接（10 分钟）|精简版（20 分钟）|全程（40 分钟）推荐：[模式]（[原因]）覆盖：您可以选择不同的模式。 ** ** ## 6\.刀具选型表情况|工具|注释 ---|---|--- 生成Python模拟脚本 |写 |始终是完整的、可运行的脚本。永不碎片。执行 2D 模拟（< 5 分钟）| Bash（超时=300000）|设置 5 分钟超时。对于内联来说足够快。执行 3D 模拟（> 5 分钟）|只写|保存脚本。用户手动运行。对于 Bash 来说太慢了。检查模拟输出/日志 |阅读 |检查错误消息、收敛报告。加载代码生成的参考模式 |阅读 |加载 fenicsx-patterns.md、physical-models.md 等。快速分析可行性评估|技能（计算器）|在进行完整的 CFD 之前，估计 Re、Pe、Da 数字。查找细胞类型参数 |阅读 |加载物理模型.md 第 5 节（参数表）。调试 FEniCSx 导入错误 |阅读 |加载 Troubleshooting-guide.md 第 0 阶段。委托数学分析|任务（cfd-数学家）|使用问题规范 + 参考加载说明进行调用。委托工程审查|任务(cfd-审稿人) |使用计划 + 数学家输出 + 错误历史记录进行调用。代表观点分析|任务（3-5 个透视代理）|产生具有挑战背景的平行视角智能体。仅完整模式。综合观点|任务（合成代理）|将观点输出组合成趋同/发散的见解。仅完整模式。 ** ** ## 6b.代理调用模板通过任务工具调用任何代理时，请使用下面适当的模板。这些模板确保所有调用的指令一致。 ### 基本模板（cfd-数学家、cfd-审阅者）角色：您是{agent_name}。加载您的技能定义：读取（“{skill_base_path}/skills/{agent_name}/SKILL.md”）会议背景： - 会话目录：{session_dir} - 技能基础路径：{skill_base_path} - 当前阶段：阶段{N} - 模式：{模式} 参考文件（通过读取工具使用绝对路径加载）： {loading_instructions_from_agent_loading_guide} 加载参考文件后，通过说明第一部分标题进行确认你加载了。如果无法使用读取工具，请注明“TOOL_UNAVAILABLE：读取” 在您回复的开头。沟通规则：您将被 cfd-bioreactor 协调器调用。您仅与协调者。不要从 {session_dir}/handoffs/ 或其他位置读取文件代理的输出。此提示和中提供了您需要的所有上下文上面列出的参考文件。任务： {任务描述} {如果审稿人拒绝后重试：} 硬约束（来自审稿人——你必须满足这些）： {blocking_issues_from_reviewer} {如果诊断模式错误：} 错误上下文： {错误输出} 错误历史记录（不建议已尝试修复）： {错误历史记录_yaml} 输出：将交接 YAML 写入：{session_dir}/handoffs/{handoff_filename} 请遵循 SKILL.md 第 6 节中的确切模板。 ### 后备：内联引用注入如果代理响应“TOOL_UNAVAILABLE：读取”，请使用直接嵌入任务提示中的参考内容重新调用： 1.自己阅读参考部分（使用orchestrator的阅读工具） 2. 将任务提示中的内容包含在“参考内容”标题下 3.删除“参考文件”部分 4. 添加注释：“参考内容在下面内联提供。请勿尝试使用参考文件的读取工具。” 这将每个代理的提示大小增加了约 3,000-4,000 个令牌，但保证了参考内容的交付。 ### 透视代理模板（完整模式群 - 选项 D）请参阅第 8b 节了解分解的管道透视图和综合模板。 ** ** ## 7\.飞行前验证协议——第 0 阶段 **强制**：在执行任何工作流程步骤之前，运行飞行前验证。 ### 步骤0.1：环境验证 1. 阅读 `references/environment-setup.md` 第 4 节（飞行前验证脚本） 2.生成`preflight_check.py`并通过Bash执行 3. 解释每个决策表的结果：飞行前结果 |行动 ---|--- 全部通过 |继续工作流程 dolfinx 失败 |提供来自environment-setup.md 的 micromamba/Docker 安装说明。停止。 gmsh OCC 失败 |仍然可以做参数几何。警告用户 STEP 导入已禁用。 PyVista 上的警告 |继续;导出到 VTK 而不是交互式绘图。警告腮腺炎 |继续;使用迭代求解器 (GMRES+ILU) 而不是直接求解器。 petsc4py 失败 |无法解决。提供安装说明。停止。 RAM < 8 GB 时发出警告 |仅继续进行 2D。警告 3D 将需要粗糙的网格。 **关键规则**：如果预检在 dolfinx 或 petsc4py 上失败，请勿尝试生成模拟脚本。首先帮助用户搭建环境。 ### 步骤 0.2：代理可用性检查验证是否部署了专业代理： 1. 检查部署路径中是否存在“cfd-mathematician”SKILL.md 2. 检查部署路径中是否存在“cfd-reviewer”SKILL.md 3. [删除]brainstorming-pm 不再作为子代理调用。 FULL 模式透视代理由协调器直接生成。 4. 如果缺少代理：“新代理技能未同步。运行：`./sync-config.py push`” 5. 如果代理仍然不可用：优雅降级（参见第 1 节） ### 步骤 0.3：参考文件检查验证所有参考文件是否存在： * `参考文献/环境设置.md` * `参考文献/物理模型.md` * `参考文献/网格生成指南.md` * `参考文献/fenicsx-patterns.md` * `参考文献/验证基准.md` * `参考文献/故障排除指南.md` * `参考文献/orchestrator-handoff-schema.md` * `references/agent-loading-guide.md` * `references/swarm-framing-templates.md` ### 步骤 0.3a：技能基础路径解析确定cfd-bioreactor技能目录的绝对路径： 1. 此 SKILL.md 是从已知文件系统位置加载的。包含该文件的目录是技能基础路径。 2. 定义：`SKILL_BASE = "/Users/davidangelesalbores/repos/claude/claude-config/skills/cfd-bioreactor"` 3. 将 `skill_base_path` 存储在会话状态文件中（参见第 20 节）。 4. 所有后续代理调用都包含“{skill_base_path}/references/”作为参考文件路径的前缀。 5. Orchestrator 的所有后续读取操作都使用绝对路径：`{skill_base_path}/references/{filename}` ### 步骤0.4：会话初始化 1.创建会话目录：`/tmp/cfd-bioreactor-session-{YYYYMMDD-HHMMSS}-{PID}/` 2.创建子目录：`handoffs/`、`scripts/`、`logs/`、`perspectives/` 3.初始化状态文件（模式见第20节） ### 步骤0.5：问题解析和模式选择 1.解析用户请求：提取几何类型、流体属性、物种参数、边界条件、目标层 2. 如果参数可用，计算初始无量纲估计（Re、Pe、Da） 3. 基于层 + 复杂性启发法选择模式（第 5 节） 4. 根据层和会话历史记录确定“run_ Purpose”： * 第 1-2 层：始终“调试” * 第 3-4 层：检查之前已完成的具有相同几何哈希的会话。如果没有先前的会话：“调试”。如果先前的调试会话成功完成：“生产”（用户可以覆盖）。 * 如果从缺少“run_ Purpose”的状态文件恢复会话，则默认为“ debug”。 * 将 `run_ Purpose` 存储在状态文件中（参见第 20 节） 5. 应用 run_ Purpose/mode 优先级（自动调整冲突）：运行目的 |模式选择|结果 |基本原理 ---|---|---|--- 调试|直接|好的 |正常调试|精简版 |好的 |正常调试|完整|自动降级到 LITE |不要浪费代理时间来规划被丢弃的网格生产|直接|自动升级到 LITE |生产需求审核员生产|精简版 |好的 |正常生产|完整|好的 |正常向用户显示任何自动调整并说明理由。 6. 向用户呈现模式显示（第 5e 节），包括运行目的：问题：[描述]（级别 [N]）可用模式：直接（10 分钟）|精简版（20 分钟）|全程（40 分钟）推荐：[模式]（[原因]）运行目的：[DEBUG |生产]（[原因]）覆盖：您可以选择不同的模式或运行目的。 **Quality Gate 0**：飞行前通行证（dolfinx 和 petsc4py 可用）。会话目录已创建。状态文件已初始化。已选择模式。跑步目的确定。 ** ** ## 8\.第一阶段——网格规划 ### 步骤 1.1：群体讨论（仅限完整模式） 1. 阅读 `references/swarm-framing-templates.md` Swarm 1 模板 2. 用问题参数（几何、物理组、内存预算）填充占位符 3. 执行分解的 swarm 管道（第 8b 节）：使用填充的 Swarm 1 挑战模板生成 3 个透视代理（网格工程师、数值分析师、计算实用主义者）。从 `{session_dir}/perspectives/phase1-*.md` 收集透视图输出 c.生成合成代理，将视角组合到群体合成切换中 4. 根据质量阈值检查群体输出： * 至少2个具体的数字建议 * 至少 1 个具体的替代方法 5. 如果低于阈值：记录“Swarm 1 输出低于质量阈值；仅进行数学家分析” ### 步骤1.2：数学分析通过任务工具调用 `cfd-mathematician`： * **输入**：几何描述、目标容错、元素类型选项、群合成（如果是 FULL 模式） * **加载说明** ：包括每个agent-loading-guide.md（physical-models.md第1-3、6节；validation-benchmarks.md基准1） * **任务**：推荐单元类型/顺序，估计所需的网格密度，分析边界层分辨率需求 * **超时**：8 分钟 * **超时** ：使用参考文件默认值（线性三角形/四面体，根据几何比例估计 h） ### 步骤 1.3：对抗性审查通过任务工具调用“cfd-reviewer”： * **输入**：步骤 1.1-1.2 中的网格计划，数学家切换输出 * **加载说明** ：包括每个agent-loading-guide.md * **任务**：挑战网格质量阈值、细化充分性、内存可行性、STEP 单元假设 * **超时**：8 分钟 * **超时**：继续执行 APPROVED_WITH_WARNINGS，记录“NO ADVERSARIAL REVIEW” ### 质量门 1 **机械检查**： * Handoff YAML 存在且包含必填字段 * 内存估计 < 70% 可用 RAM * 元素计数 > 0 * 指定网格质量阈值（最小缩放雅可比行列式 > 0.1） **代理评估**： * 审阅者“approval_status”已批准或已批准_带有警告 * 如果 APPROVED_WITH_WARNINGS：没有 CRITICAL 严重性挑战 * 如果被拒绝：将审阅者“blocking_issues”作为硬约束传递给数学家（重试步骤 1.2） * 拒绝后数学家最多可重试 1 次。如果仍然被拒绝：升级给用户（参见第 16 节） **Handoff** ：将第 1 阶段网格计划切换写入 `{session_dir}/handoffs/phase1-mesh-plan.yaml` ** ** ### 8b。分解的 Swarm 管道（仅限完整模式）本节描述了两阶段分解管道，它取代了 FULL 模式群体讨论的 Brainstorming-pm 调用。编排器直接生成透视代理（尊重克劳德代码深度 1 约束），然后生成一个合成代理来组合它们的输出。 **为什么不使用 Brainstorming-pm？** Brainstorming-pm 技能被设计为一个独立的协调器，通过任务工具生成 5 个并行的透视代理。当 cfd-bioreactor 作为子代理调用时，brainstorming-pm 无法使用任务工具（Claude Code 平台限制：子代理无法生成子代理）。这会将其多视角管道减少为单上下文顺序操作，从而失去使群体讨论有价值的多样性。 **架构：** CFD-生物反应器（深度 0） |-- 任务 --> 透视代理：数值分析师（深度 1） |-- 任务 --> 透视代理：网格工程师（深度 1） |-- 任务 --> 透视代理：物理建模器（深度 1） |-- 任务 --> 透视智能体：计算实用主义者（深度 1） |-- 任务 --> 透视代理：验证策略师（深度 1，可选） | |-- [从文件收集透视输出] | |-- 任务 --> 合成代理（深度 1） #### D1 阶段：生成视角代理 1. 阅读 `references/swarm-framing-templates.md` 以获取适当的 Swarm 模板（Swarm 1、2 或 3），并用问题参数填充占位符 2. 作为并行任务调用生成 3-5 个透视代理。每个代理收到： **透视代理任务模板：** 角色：您是一名 CFD 透视代理，提供 {perspective_name} 观点。视角：{perspective_description} 挑战： {filled_challenge_template_from_swarm_framing_templates} 参考上下文： {relevant_reference_excerpts_for_this_perspective} 会议： - 将透视输出写入：{session_dir}/perspectives/phase{N}-{perspective_id}.md 说明： - 从您的具体角度分析挑战 - 提供 1-2 个关键见解以及具体的数字建议 - 评估您对建议的信心 (1-5) - 从你的角度承认盲点 - 如果有帮助，请使用 WebSearch 进行 1-2 个支持查询 - 目标~500字输出格式： ## {perspective_name} 视角 ### 关键见解【1-2句主要推荐，具体数字】 ### 支持分析 [2-3 个带有证据和推理的要点] ### 置信度：[1-5] ### 盲点 [这个观点可能会错过什么] 3. 应用每个代理超时：5 分钟 4. 最低代理要求：5 人中的 3 人 5. 如果完成的数量少于 3 个：记录警告，跳过群合成，继续 LITE 模式 **透视定义**（有关完整提示，请参阅 swarm-framing-templates.md 第 6 节）：观点 |焦点 |示例贡献 ---|---|--- 数值分析师|稳定性、收敛性、误差界限 | “Taylor-Hood P2/P1 给出 O(h^3) 速度收敛” 网格工程师|网格质量、分辨率、内存 | “与均匀生长比 1.2 的分级细化相比，可节省 40% 的元素” 物理建模师|物理准确性、模型假设 | “Pe > 100 表示 SUPG 是强制性的，而不是可选的” 计算实用主义者|运行时、内存、求解器权衡 | “30K DOF 的 MUMPS 需要 12 秒；GMRES+ILU 需要 8 秒” 验证策略师|基准比较，不确定性| “首先与 Re=0.1 处的泊肃叶进行比较以验证管道” 对于第 1 阶段（网格）：优先考虑网格工程师、数值分析师、计算实用主义者（至少 3 个代理）对于第 2 阶段（流程）：优先考虑数值分析师、物理建模者、计算实用主义者对于第 3 阶段（传输）：优先考虑数值分析师、物理建模者、验证策略师 #### D2相：合成剂所有透视代理完成（或超时）后： 1. 从 `{session_dir}/perspectives/phase{N}-*.md` 收集透视输出 2. 通过任务工具生成合成代理： **合成代理任务模板：** 角色：您是一名综合代理，结合多种 CFD 透视分析纳入统一考核。观点： {concatenated_perspective_outputs} 任务： 1. 确定趋同的见解：两种以上观点一致的建议。用数字提取为具体的、可操作的项目。 2. 确定不同的替代方案：来自个人的独特建议不被大多数人采纳的观点。保留这些作为替代方案。 3. 评估总体信心 (1-5)： - 5 = 强烈共识（4-5个观点在关键点上达成一致） - 4 = 多数共识（3 个观点一致） - 3 = 不同意见（2-3 同意，严重反对） - 2 = 没有明确的共识 - 1 = 自相矛盾的建议 4. 标记数学家应解决的任何未解决的冲突。输出：将综合写入：{session_dir}/handoffs/phase{N}-swarm-synthesis.yaml 使用这个确切的 YAML 格式： ````yaml 切换：版本：“1.0” 起始阶段：{N} 至阶段：{N} 生产者：“cfd-bioreactor-swarm” 消费者：“cfd-生物反应器” 时间戳：“{ISO8601}” 可交付成果：位置：“{session_dir}/handoffs/phase{N}-swarm-synthesis.yaml” 类型：“合成” 上下文： task_id：“阶段{N}-群” 描述：“{N}阶段的多视角综合” 焦点区域：[] 已知差距：[] 质量：状态：“完成” 置信度：“{高|中|低}” 备注：“” 群合成：收到的观点：{count} 收敛的见解： - “{带有数字的具体可行见解}” 发散的替代方案： - “{具体替代方法}” 置信度得分：{1-5} 未解决的冲突：[] 3.应用合成剂超时：5分钟 4. 如果合成代理失败或超时：手动从透视文件（编排器读取文件并总结） #### 群体质量检查阶段 D2 完成后，验证群体合成： - `convergent_insights` 中至少有 2 个具体的数字建议 - `divergent_alternatives` 中至少有 1 个具体替代方案 - 如果低于阈值：记录“阶段 {N} 的群体输出低于质量阈值” 并在没有群体输入的情况下继续 --- ## 9. 第 2 阶段——流程求解器规划、代码生成和执行 ### 步骤 2.1：群体讨论（仅限完整模式）与步骤 1.1 相同的模式，使用来自 `references/swarm-framing-templates.md` 的 Swarm 2 模板。第二阶段的透视代理：数值分析师、物理建模者、计算实用主义者（参见第 8b 节相位透视映射）。 ### 步骤2.2：数学分析通过任务工具调用 `cfd-mathematician`： - **输入**：流动参数（Re，流体属性），第一阶段的网格规划，群合成（如果是 FULL 模式） - **任务**：编写变分公式（弱形式），验证 Taylor-Hood inf-sup 稳定性，估计收敛阶数，如果 Re > 10 则推荐延续策略 - **超时**：8 分钟 ### 步骤 2.3：对抗性审查通过任务工具调用“cfd-reviewer”： - **输入**：步骤 2.1-2.2 的流程计划，数学家切换输出 - **任务**：挑战BC物理一致性，求解器收敛标准，检查缺少压力参考点，验证牛顿与皮卡德选择，检查内存估计 - **超时**：8 分钟 ### 质量门 2a：流程计划已批准与质量门 1 相同的模式： - 机械检查+审稿人批准 - 拒绝后最多重试 1 次，然后升级给用户 ### 步骤 2.4：代码生成（编排者拥有） 1. 阅读每个 agent-loading-guide.md 第 1 阶段 + 第 2 阶段地图的参考文件部分 2. 从第 1 阶段验证的计划生成网格脚本： - 基于“run_ Purpose”应用第 15b 节中的网格尺寸默认值：调试运行使用当前层的粗略元素计数范围；生产运行使用精细元件计数范围 - 几何特征分辨率检查：确保最薄处 >= 3 个元素几何特征（膜、细通道）。如果调试元素计数范围无法实现这一点，增加到满足此约束的最小值并警告用户。 - 通过“gmsh.model.occ.importShapes()”导入STEP几何图形（带有错误处理）或者通过 gmsh 内置/OCC 内核构造参数几何 - 在所有 OCC 操作后调用 `gmsh.model.occ.synchronize()` - 定义物理组（入口、出口、壁、膜、cell_region） - 在墙壁和膜界面附近应用网格细化 - 在网格划分之前估计内存需求 - 生成后检查网格质量 - 通过 `dolfinx.io.gmsh.model_to_mesh()` 转换为 DOLFINx 3. 从第 2 阶段验证的计划生成流求解器脚本： - 定义Taylor-Hood P2/P1函数空间 - 应用物理组的边界条件 - 对于 Re < 1：组装斯托克斯变分形式（线性求解） - 对于 Re >= 1：具有牛顿延拓的纳维-斯托克斯： a.求解斯托克斯以获得初始猜测 b.如果 Re > 10，则将 Re 渐变至中间值 c.使用之前的解决方案作为每个步骤的初始猜测 - 选择解算器：MUMPS 对于 < 50K DOF，否则为 GMRES+ILU - 包括 3D 解算器进度监视器 - 将速度+压力场保存到XDMF检查点 4. 应用第 13 节（代码生成协议）中的所有代码生成规则 5. 运行语法检查：`python3 -c "import ast; ast.parse(open('script.py').read())"` ### 步骤2.5：执行和验证 1.执行mesh + flow脚本（2D为Bash，3D为Write） 2. 验证： - 求解器收敛（残差<容差） - 质量守恒： |u.n ds_inlet 积分 + u.n ds_outlet 积分| < 1e-6 - 解数组中没有 NaN 或 Inf - 无非物理流动模式（入口处的反向流动等） - 如果泊肃叶比较可用：L2 误差 < 1%（P2 元素给出 ~1e-12 二次解；请参阅 `references/validation-benchmarks.md` 基准 1) ### 步骤 2.5b：自校正循环（如果执行或验证失败） 1. **收集**错误输出（回溯、日志消息、求解器收敛历史记录） 2. **分类**错误类型：`import_error`、`mesh_error`、`solver_divergence`、 `断言失败`、`数值不稳定`、`wall_clock_timeout` 3. **简单错误**（导入路径、语法、断言）：直接修复并重试（最多 2 次直接重试） 4. **复杂错误**（求解器发散、数值不稳定）：调用 `cfd-reviewer` 在错误诊断模式下： - 通过：错误输出、之前尝试的错误历史记录、数学规范 - 审阅者对根本原因进行分类并建议具体修复 - 检查 error_history 以避免推荐以前失败的修复 4b. **挂钟超时**：如果模拟达到第 15b 节中的终止阈值： - 如果“run_ Purpose == debug”：网格可能太细。减少元素数量 50% 并重试。对于此错误类型，请勿升级至 cfd-reviewer。 - 如果 `run_ Purpose == Production`：调用 cfd-reviewer 进行诊断。常见原因：牛顿连续步数不足，需要调整求解器参数。 5. **重新生成代码**并应用审阅者反馈 6. **跟踪** error_history（附加每次尝试：error_type、error_message、fix_attempted、修复结果） 7. **总共重试 3 次之后**：升级给用户并提供完整的错误摘要： 3 次尝试后执行失败。错误类型：[分类] 尝试： 1. [尝试修复] -> [结果] 2. [尝试修复] -> [结果] 3. [尝试修复] -> [结果] 建议：[建议下一步] **质量门 2b**：流验证通过（质量守恒、收敛、无 NaN/Inf）。 **Handoff**：将第 2 阶段流程结果切换写入“{session_dir}/handoffs/phase2-flow-result.yaml” --- ## 10. 第 3 阶段——传输规划、代码生成和执行镜像第 2 阶段结构与特定于传输的内容。 ### 步骤 3.1：群体讨论（仅限完整模式）与步骤 1.1 相同的模式，使用来自 `references/swarm-framing-templates.md` 的 Swarm 3 模板。第三阶段的透视代理：数值分析、物理建模、验证战略家（参见第 8b 节相位透视图）。 ### 步骤 3.2：数学分析通过任务工具调用 `cfd-mathematician`： - **输入**：传输参数（Pe、Da、物种属性）、速度场摘要从第 2 阶段开始，群体合成（如果是 FULL 模式） - **任务**：用SUPG编写输运变分形式，分析稳定性参数（Pe 相关的 xi 公式），验证正则化 MM 收敛特性，估计传输融合顺序 - **超时**：8 分钟 ### 步骤 3.3：对抗性审查通过任务工具调用“cfd-reviewer”： - **输入**：步骤 3.1-3.2 中的运输计划，数学家交接输出 - **任务**：挑战 SUPG 参数的溢出风险（Pe > 710 with cosh/sinh），检查 MM 正则化 epsilon 充分性，验证膜的 Robin BC 公式，检查牛顿求解器收敛期望 - **超时**：8 分钟 ### 质量门 3a：运输计划已批准与质量门 1 和 2a 相同的模式： - 机械检查+审稿人批准 - 拒绝后最多重试 1 次，然后升级给用户 ### 步骤 3.4：代码生成（编排器拥有） 1. 阅读每个 agent-loading-guide.md 第 3 阶段图的参考文件部分 2. 将第 15b 节中的网格尺寸应用于任何特定于传输的网格细化（例如，SUPG 精度的近膜细化）。使用“run_ Purpose”进行选择适当的元素计数范围。确保精简特征中的元素 >= 3 （膜、边界层）即使在调试模式下也是如此。 3. 根据第 3 阶段验证的计划生成传输脚本： - 定义集中的P1函数空间 - 估计佩克莱数：Pe = |u| * 小时/(2D) - 实施 SUPG 稳定性（参见第 13 节——始终规则） - 实施规范化的米氏法则（参见第 13 节——始终规则） - 像 Robin BC 一样实施膜渗透（菲克定律） - 使用牛顿求解器（由于 Michaelis-Menten 导致的非线性） - 从 `dolfinx.fem.petsc` 导入 NonlinearProblem，从 `dolfinx.nls.petsc` 导入 NewtonSolver - 包括解决后检查：负浓度警告、物种保护 4. 应用第 13 节中的所有代码生成规则 5. 运行语法检查 ### 步骤3.5：执行和验证 1. 执行传输脚本（2D 为 Bash，3D 为 Write） 2. 验证： - 牛顿求解器收敛 - 物种守恒：|入口通量 + 出口通量 + 膜通量 + 总反应| < 1% 总反应量 - min(c) 检查：如果显着为负则发出警告（表明网格分辨率不足） ### 步骤 3.5b：自校正循环与步骤 2.5b 相同的模式，包括 `wall_clock_timeout` 错误类型。调用 cfd-reviewer 处于复杂错误的错误诊断模式。对于挂钟超时：如果 `run_ Purpose == debug`，则元素数量减少 50%；如果“运行目的==生产”，调用 cfd-reviewer。总共最多重试 3 次，然后升级给用户。 **质量门 3b**：传输验证通过（物种保护、牛顿收敛、没有大的负浓度区域）。 **切换**：将第 3 阶段传输结果切换写入 `{session_dir}/handoffs/phase3-transport-result.yaml` --- ## 11. 第 4 阶段——后处理和可视化 **编排者拥有**（无代理参与）。 ### 步骤 4.1：可视化脚本 1. 阅读 `references/fenicsx-patterns.md` 第 12 节（PyVista 模式） 2. 使用以下命令生成可视化脚本： - 速度幅度等高线图 - 氧气浓度场，突出显示耗尽区 - 入口处的流线型 (3D) - 多个位置的横截面切片（3D） - 中心线探头（O2 与位置） - 屏幕截图保存为 PNG 文件 - 为 ParaView 保存的 VTK 文件 - 无头后备：`如果不是 pyvista.system_supports_plotting(): pyvista.OFF_SCREEN = True` 3. 执行2D可视化；保存 3D 脚本以供手动执行 ### 步骤 4.2：网格收敛研究（可选 - 为了出版质量） 1. 阅读 `references/validation-benchmarks.md` 第 4 节（收敛协议） 2. 生成收敛研究脚本： - 4 个网格细化级别：h、h/2、h/4、h/8（或 3D 为 3） - 解决每个级别 - 计算 QoI：出口平均 O2、最大速度、细胞区域中的最小 O2 - 与网格无关的值的理查森外推法 - 收敛率：p = log(e_{i-1}/e_i) / log(2) - 非单调收敛检测和警告 **质量门 4a**（收敛研究）： - 单调收敛（误差随着细化而减少） - 收敛率符合预期顺序（P1 浓度为 O(h^2)，P2 速度为 O(h^3)） - 最后两个水平之间的 QoI 变化 < 1% --- ## 12. 第 5 阶段——总结和可交付成果 1. 从 `{session_dir}/handoffs/` 收集所有移交文档 2. 向用户报告： - 模拟了什么（几何、物理、参数） - 关键代理决策（数学家建议、审稿人关注点、决议） - 验证结果（质量保护、物种保护、收敛） - 生成的文件（脚本、XDMF 检查点、VTK 文件、PNG 图像） 3. 提供保留或清理会话目录 4. 使用 `status: "complete"` 更新状态文件 --- ## 13. 代码生成协议生成 FEniCSx Python 脚本时，请始终遵循这些规则。这些规则是嵌入内联，因为它们可以防止默默产生的代码级错误错误的结果。它们必须始终处于协调器的上下文中。 ### 始终包含 1. **版本断言标头**位于每个脚本的顶部： ````蟒蛇导入 importlib.metadata 作为 _meta _ver = tuple(int(x) for x in _meta.version("fenics-dolfinx").split(".")[:2]) 断言 _ver >= (0, 10), f“需要 FEniCSx >= 0.10。请参阅references/environment-setup.md。” 2. **再现性元数据标头**：日期、dolfinx 版本、basix 版本、gmsh 版本、numpy 版本、Python 版本、操作系统、所有物理参数 3. **完整、独立的脚本**：每个脚本都必须从命令行独立运行。切勿生成需要手动组装的代码片段。 4. **内联注释**解释每个步骤：它的作用、为什么需要它、预期输出是什么 5. **正则化 Michaelis-Menten** ：始终使用 `c_pos = (c + sqrt(c^2 + eps^2)) / 2` 和 `eps = 1e-10 * c_inlet`。切勿使用原始的“c / (Km + c)”形式。 6. **SUPG 稳定** 适用于所有物种运输（首先检查 Pe，但默认启用）：使用数值稳定形式 `xi = conditional(gt(Pe, 1.0), 1.0 - 1.0/Pe, Pe/3.0)`。切勿使用 cosh/sinh（Pe > 710 时溢出）。 7. **解算后质量检查**：质量守恒、物种守恒、负浓度警告、NaN/Inf 检测 8. **将结果**保存到 XDMF（用于检查点）和 VTK/PVD（用于 PyVista/ParaView）：使用 io.XDMFFile(comm, "results.xdmf", "w") 作为 xdmf： xdmf.write_mesh(域) xdmf.write_function(呃，0.0) ### 永远不要这样做 * 生成代码片段（始终是完整的脚本） * 使用“from dolfin import *”（旧版 FEniCS，而不是 FEniCSx） * 使用 `dolfinx.io.gmshio` （v0.10 重命名为 `dolfinx.io.gmsh`） * 使用原始 Michaelis-Menten `c / (Km + c)` 而不进行正则化 * 使用 `cosh(Pe)/sinh(Pe)` 作为 SUPG 参数（数值溢出） * 在网格划分之前跳过物理组定义 * OCC操作后忘记`gmsh.model.occ.synchronize()` * 使用等阶元件 (P1/P1) 实现无稳定化的流动 * 省略压力参考点（至少需要一个压力BC） ### 模式库使用“references/fenicsx-patterns.md”中的代码模式作为所有生成代码的主要来源。这些模式已针对 FEniCSx v0.10 API 进行了验证。使用“references/physicals-models.md”查找表中的参数值来获取生物反应器特定的常数（流体特性、扩散系数、按细胞类型划分的 Michaelis-Menten 动力学）。 ### 附加代码生成规则 * **泰勒-胡德 P2/P1** 适用于斯托克斯/纳维-斯托克斯流（标准 inf-sup 稳定对） * **牛顿延续** Re > 10：求解 Stokes 以获得初始猜测，通过中间值 [1, 10, 50, 目标] 斜坡 Re，使用先前的解决方案作为初始猜测 * **MUMPS** 适用于 < 50K DOF（直接求解器），**GMRES+ILU** 适用于较大问题（迭代） * **非线性问题**来自`dolfinx.fem.petsc`，**NewtonSolver**来自`dolfinx.nls.petsc` * **eps = 1e-10 * c_inlet** 用于 Michaelis-Menten 正则化参数 ** ** ## 14\.错误处理协议 ### 模拟错误处理当仿真期间出现错误时，请遵循以下诊断顺序：错误阶段|症状|第一个行动|参考 ---|---|---|--- 阶段 0：环境 |导入错误、模块未找到错误 |运行飞行前检查 |故障排除指南.md 阶段 0 第 1 阶段：几何/网格 | OCC 例外，0 卷 |检查STEP文件，尝试删除|故障排除指南.md 第 1 阶段第 2 阶段：物理设置 | BC 中的类型错误，形状不匹配 |检查函数空间索引 | Troubleshooting-guide.md 阶段 2-3 第 3 阶段：流求解器 |牛顿散度|斯托克斯初始猜测 -> 斜坡重新 -> 减少松弛 |故障排除指南.md 第 4 阶段第 3 阶段：流求解器 | MUMPS 枢轴错误 |切换到迭代求解器 |故障排除指南.md 第 4 阶段第 3 阶段：流求解器 | PETSc OOM |减少网格，使用迭代求解器 |故障排除指南.md 第 4 阶段第四阶段：运输|负浓度|检查 SUPG 活动，细化水槽附近的网格 |故障排除指南.md 第 4 阶段第五阶段：验证|违反保护措施 > 1% |细化网格、检查 BC、检查表格 |故障排除指南.md 第 5 阶段第六阶段：可视化|情节空虚，PyVista 崩溃 |检查数据数组，尝试无头模式 | Troubleshooting-guide.md 阶段 5-6 ### 解算器散度恢复序列如果牛顿求解器出现偏差，请按顺序尝试以下修复： 1. **使用斯托克斯解作为初始猜测**（最常见的修复） 2. **通过中间值斜坡雷诺数**：[1, 10, 50, 目标] 3. **将松弛因子**降低至 0.5（然后 0.3，然后 0.1） 4. **切换到皮卡德迭代**而不是牛顿 5. **细化边界和高梯度区域附近的网格** 6.如果均失败：建议用户简化几何体或减少Re 始终提供可操作的诊断消息。切勿只报告错误代码。 ### 编排错误处理失效模式|检测|回应 |升级 ---|---|---|--- 代理超时 |任务工具超时 |使用简化的提示重试一次 |继续使用降级模式格式错误的切换 | YAML 解析失败或缺少必填字段 |重试具有显式格式反馈的代理 |无需该代理的输入即可继续群体置信度 < 3/5 |综合中的“confidence_score”字段 |向用户标记为信息 |用户决定是否继续上下文接近极限 | FULL 模式下相数 > 2 |将之前的交接总结为 200 个代币摘要 |跳过剩余的集群调用会话目录丢失 |每个阶段前的文件检查 |尝试从状态 YAML 重新创建 |用户知情；可能需要重新启动未找到特工技能 |第 0 阶段中的 SKILL.md 存在检查 |根据第 1 节优雅降级 |用户被告知运行sync-config.py ** ** ## 15\.超时配置 ### 每个代理超时代理|超时 |超时回退 ---|---|--- 透视代理（每个）| 5 分钟 |继续完成完整的观点（至少 3 个，共 5 个）合成剂| 5 分钟 | Orchestrator 从透视文件中手动提取见解 CFD-数学家 | 8 分钟 |重试一次并简化提示；如果仍然失败，请使用参考文件默认值 cfd 评论家 | 8 分钟 |简化后重试；如果仍然失败，则 APPROVED_WITH_WARNINGS + 记录“NO ADVERSARIAL REVIEW” ### 每阶段执行超时问题类型 |预计运行时间 |执行策略 ---|---|--- 2D 验证（第 1 层）| < 2 分钟 | Bash（超时=300000） 2D 耦合（第 2 层）| 2-10 分钟 | Bash（超时=600000） 3D 粗略验证 | 5-15 分钟 | Bash（超时= 600000）如果小；否则编写+手动 3D 制作（第 3 级）| 30 分钟 - 4 小时 |只写脚本。用户手动运行。融合 3D（第 4 层）| 4-24 小时 |只写脚本。用户使用 MPI 运行。网格收敛研究| 4 倍单次运行时间 |仅为 3D 编写脚本。 ### 每阶段代理调用预算（完整模式）相|预算|超过时 ---|---|--- 第一阶段（网格规划）| 25 分钟 |跳过剩余的重试；使用带有 APPROVED_WITH_WARNINGS 的当前最佳计划第 2 阶段（流程规划）| 30 分钟 |跳过剩余的重试；继续执行当前计划第三阶段（交通规划）| 30 分钟 |跳过剩余的重试；继续执行当前计划这些预算包括该阶段内的所有代理调用（视角、数学家、审阅者和任何重试）。如果在审阅者批准之前超出预算，请继续执行当前最佳计划并记录：“超出第 {N} 阶段时间预算。继续执行当前计划。” **累积预算**：如果在 FULL 模式下阶段 1-3 的总代理调用时间超过 90 分钟，则将剩余阶段自动降级为 LITE 模式（跳过透视代理）并将所有先前的切换汇总为 200 个令牌摘要。 **规则** ：如果预计运行时间超过 10 分钟，则生成脚本并指示用户手动运行它。不要尝试通过 Bash 执行长时间运行的模拟。 **对于 3D 模拟**：始终包含 MPI 指令： mpirun -np 4 python 模拟.py ** ** ## 15b。仿真运行时管理 ### 15b.1 调试与生产网格大小调整模拟网格尺寸默认值与复杂性层和“run_ Purpose”相关。编排器根据用户意图和层选择在阶段 0（步骤 0.5）确定“run_ Purpose”。有两个运行目的级别： * `debug`：首次运行、错误恢复、参数探索。使用捕捉定性物理的最粗糙网格。 * `生产`：出版质量的结果。使用细网格进行收敛研究。 **层级感知网格尺寸默认值**：等级 |跑步目的|元素（2D）|元素（3D）|基本原理 ---|---|---|---|--- 1 |始终调试| 200-500 |不适用（仅限 2D）|管道验证；精确解已知 2 |始终调试| 500-2,000 |不适用（仅限 2D）|定性物理检查；快速迭代 3 |调试（首次运行）|不适用 | 5,000-20,000 |粗略 3D 捕捉流动结构 3 |生产|不适用 | 50,000-200,000 |发表的定量准确性 4 |调试（首次运行）|不适用 | 10,000-50,000 |在提交时间之前验证 4 |生产|不适用 | 200,000-1,000,000+ |出版物质量与收敛性研究 **几何特征解析规则**：无论运行目的如何，确保最薄几何特征（膜、薄通道、边界层）上有 >= 3 个元素。如果给定层的默认元素计数范围和 run_ Purpose 无法实现此目的，请将元素计数增加到满足此约束的最小值，并警告用户：“调试网格从 [默认] 增加到 [调整] 元素以解析 [功能]（所需的最薄功能中 >= 3 个元素）。” **编排器行为**： 1. 在第 0 阶段（步骤 0.5），根据层和会话历史记录设置“run_ Purpose” 2. 在第 1 阶段（网格规划）期间，将 `run_ Purpose` 传递给 cfd-mathematician，并以相应的元素计数范围作为约束 3. 在代码生成期间（步骤 2.4/3.4），使用此表中的网格尺寸默认值，除非数学家或审阅者另有建议 4. 如果 `run_ Purpose == debug`，则完全跳过第 4 阶段网格收敛研究 **覆盖** ：用户可以随时覆盖运行目的：当前运行目的：调试（第 3 层，首次运行）覆盖生产？这会将网格从约 10K 元素增加到约 100K 元素运行时间从约 2 分钟到约 30-60 分钟。 ### 15b.2 求解器收敛性评估在执行期间（步骤 2.5、3.5），监视求解器收敛并应用这些诊断阈值： **牛顿求解器收敛**：公制|健康 |警告|发散 ---|---|---|--- 5 次迭代后的残差范数 | < 1e-4 | 1e-4 至 1e-1 | > 1e-1 或增加每次迭代的残余减少| > 10 倍 | 2x-10x | < 2x 或振荡收敛的总迭代次数 | < 10 | 10-20 | 10-20 > 20 或不收敛 **Krylov 求解器收敛**（GMRES/CG 内求解）：公制|健康 |警告|发散 ---|---|---|--- 每牛顿步的 Krylov 迭代 | < 100 | 100-500 | > 500 克雷洛夫残滞|不适用 |停顿超过 50 次迭代 |剩余增加 **针对收敛信号采取的行动**： * **健康** ：正常继续 * **警告** ：记录警告，继续，但在第 5 阶段摘要中为用户标记。如果“run_ Purpose == debug”，建议“调试网格上的收敛边际——可能会改进更精细的生产网格” * **发散**：进入自我校正循环（步骤 2.5b/3.5b）。如果第一次尝试调试网格，请不要将网格作为第一次修复进行细化 - 而是尝试调整解算器参数（松弛、皮卡德、连续斜坡） ### 15b.3 网格收敛决策指南第 4 阶段网格收敛研究（第 11 节，步骤 4.2）当前标记为可选。本节提供有关何时运行它的指导。 **运行网格收敛研究当**： * `run_ Purpose == 生产` AND tier >= 3 * 用户明确要求达到出版质量的结果 * QoI 敏感性：如果 10% 网格粗化使 QoI 改变 > 5%，则需要进行收敛研究 **当**时跳过网格收敛研究： * `run_ Purpose == debug` （总是跳过） * 第 1-2 层（可用于验证的分析解决方案） * 用户明确拒绝（“我只需要定性结果”） **趋同评估标准**（扩展质量门 4a）： * 最后两个细化级别之间的 QoI 变化 < 1%（现有标准） * 观察到的收敛速度在理论阶数的 0.5 以内（新标准）： * P1浓度：期望p ~ 2.0，接受1.5-2.5 * P2速度：期望p ~ 3.0，接受2.5-3.5 * 如果收敛速度异常低 (p < 1.0)：标记为潜在奇点或边界层分辨率不足 ### 15b.4 挂钟时间限制通过设置每层的挂钟期望并检测停顿，防止模拟无限期地运行。 **预期挂钟时间**（串行执行，单核；时间仅用于模拟执行，不包括代理讨论时间）：等级 |跑步目的|网格+流|交通 |预计总计 |击杀阈值 (3x) ---|---|---|---|---|--- 1 |调试| 30 多岁 |不适用 | 30 多岁 | 90年代 2 |调试| 1-3 分钟 | 1-2 分钟 | 2-5 分钟 | 15分钟 3 |调试| 2-5 分钟 | 2-5 分钟 | 5-10 分钟 | 30分钟 3 |生产| 15-30 分钟 | 10-20 分钟 | 30-60 分钟 | 3小时 4 |调试| 5-15 分钟 | 5-10 分钟 | 10-25 分钟 | 75分钟 4 |生产| 1-4小时| 30 分钟至 2 小时 | 2-6 小时 | 18小时 **终止阈值**：如果挂钟时间超过层和运行目的预期总数的 3 倍，则模拟可能会停滞或发散。 **达到终止阈值时协调器的行为**： 1. 如果通过 Bash 运行：超时将已经杀死进程 2. 如果手动运行（3D 制作）：在生成的脚本中包含超时检查：导入时间 _start_time = 时间.time() _kill_threshold_s = {kill_threshold_秒} # 求解器循环内部：如果 time.time() - _start_time > _kill_threshold_s： print(f"TIMEOUT: 模拟超出了 {_kill_threshold_s}s 杀死阈值。") print("可能的原因：网格太细而无法调试、解算器发散，或者") print("牛顿连续步数不足。") print("尝试：减小网格尺寸，增加连续斜坡步骤，") print("或切换到皮卡德迭代。") 系统退出(1) 3. 在第 5 阶段总结中报告超时原因并提供具体建议 **失速检测启发式**（用于求解器进度监控）： * 如果求解器在挂钟时间的最后 5 分钟（对于生产运行）或 30 秒（对于调试运行）内未将残差减少 > 10 倍，则标记为停滞 * 失速与缓慢收敛不同：失速意味着根本没有进展 ** ** ## 16\.质量门升级协议当数学家和审阅者在 1 次重试后无法达成一致时，以这种结构化格式向用户呈现分歧：代理人分歧：[阶段名称] 数学家推荐：【1-2句总结】理由：[1句话] 审稿对象：【1-2句总结】关注：[1 句话] 选项： (A) 继续数学家的建议（风险：[审稿人的关注]） (B) 继续采用审稿人的首选方法（权衡：[数学家的关注]） (C) 使用保守方法：[协调器自动生成的妥协方案] (D) 提供您自己的参数推荐：(C) [简要理由] **保守的妥协规则**：始终从两个代理中采取更谨慎的选择——更精细的网格、更稳定的求解器、更低的容差、更多的正则化。 **升级顺序**： 1. 第一次拒绝：审稿人的“blocking_issues”成为数学家重试的硬约束 2. 重试 1 次后仍被拒绝：使用上述结构化格式升级给用户 3. 用户选择选项（A/B/C/D）或提供自定义参数 4. Orchestrator 根据用户的选择继续进行 ** ** ## 17\. Orchestrator上下文管理编排器在每个阶段加载参考文件部分以控制上下文窗口的消耗。代理讨论详细信息保留在磁盘上的移交文件中——它们不会加载回协调器上下文中。相|加载到上下文中 |上一篇总结|请勿加载 ---|---|---|--- 0 |环境设置.md 第 4 节 |无 |所有其他参考文献 1 |座席移交（当前阶段）|第 0 阶段总结 |完整的参考文件 2 |第 1 阶段网格计划（完整）+ 第 2 阶段交接 |第 0 阶段总结 |第一阶段代理讨论 3 |第 2 阶段流程结果（完整）+ 第 3 阶段交接 |阶段 0-1 总结 |第二阶段代理讨论 4 |第三阶段运输结果|阶段 0-2 总结 |所有代理讨论 5 |仅最后交接 |所有阶段总结 |所有讨论 **前一阶段摘要**：每阶段最多 200 个代币。仅包括：关键决策、批准状态、验证指标。不完整的讨论内容。 **第 13 节 NEVER 规则始终处于上下文中**（它们内嵌在此 SKILL.md 中，而不是在参考文件中）。 ** ** ## 18\.阶段依赖性相|生产 |消费者 |无效规则 ---|---|---|--- 0 |会话配置、模式选择 |所有阶段|如果环境发生变化，重新运行阶段 0 1 |网状计划切换|第 2 阶段（网格代码生成）|如果阶段 1 重新运行，则阶段 2-4 无效 2 |流程-结果切换|第三阶段（速度场）|如果阶段 2 重新运行，则阶段 3-4 无效 3 |传输结果切换|第 4 阶段（可视化）|如果第 3 阶段重新运行，则第 4 阶段无效 4 |可视化、收敛研究 |第五阶段（摘要）|可以独立重新运行 5 |用户总结 |无 |可以独立重新运行 **规则**：如果重新执行第 N 阶段，则所有 > N 的阶段均无效，必须重新运行。 ** ** ## 19\.复杂度等级 ### 第 1 层：验证（5-15 分钟）--> 直接模式二维泊肃叶流。测试整个管道，无需任何用户特定的物理过程。 **当用户以前从未运行过 FEniCSx 模拟时，请始终从这里开始**。 **默认网格大小**：200-500 个元素（2D）。始终调试目的。请参阅：“examples/01-2d-channel-flow.md” ### 第 2 层：单一物理（15-30 分钟）--> LITE 模式 2D 用户几何形状 + 使用 Michaelis-Menten 和膜 BC 进行 O2 传输。演示简单几何体上完整的两阶段工作流程。 **默认网格大小**：500-2,000 个元素（2D）。始终调试目的。请参阅：“examples/02-2d-oxygen-transport.md” ### 第 3 层：耦合多物理场（1-4 小时）--> 完整模式 2D 或 3D STEP 几何 + 全耦合物理。使用迭代求解器、牛顿延拓和验证套件进行生产质量仿真。 **默认网格尺寸**：调试：5,000-20,000 个元素（3D）。产量：50,000-200,000 个元件（3D）。首次运行始终默认为调试。验证通过后覆盖到生产。请参阅：`examples/03-3d-cartridge-template.md` ### 第 4 层：制作 3D（4-24 小时）--> 完整模式完整的 3D 盒，具有网格收敛研究、出版质量的可视化和完整的可重复性元数据。始终在工作站上运行 MPI。 **默认网格尺寸**：调试：10,000-50,000 个元素（3D）。产量：200,000-1,000,000+ 个元素（3D）。首次运行始终默认为调试。验证通过后覆盖到生产。 **进展规则**：建议用户从第 1 层开始并向上进展。在未首先验证第 1 层的环境之前，请勿跳转到第 3 层或第 4 层。 **模式映射**：等级 |默认模式|基本原理 ---|---|--- 1 |直接|易于理解的基准；代理没有增加任何价值 2 |精简版 |数学家 + 审稿人足以进行 2D 3 |完整| 3D 复杂性受益于群体讨论 4 |完整|生产质量需要彻底审查 ** ** ## 20\.会话状态文件架构状态文件位置：`/tmp/cfd-bioreactor-state-{session-id}.yaml` 会议：会话 ID：“20260221-143000-12345” session_dir：“/tmp/cfd-bioreactor-session-20260221-143000-12345” Skill_base_path：“/Users/davidangelesalbores/repos/claude/claude-config/skills/cfd-bioreactor” 模式：“LITE”#直接|精简版 |已满等级：2#1-4 运行目的：“调试”#调试|生产 handoff_declined: false # 如果用户拒绝programming-pm handoff，则设置为 true current_phase: 2 # 0-5 状态：“正在运行”#正在运行|暂停|完整|失败了 Phases_completed: [0, 1] # 已完成阶段编号列表 Phases_valid: [0, 1] # 结果仍然有效的阶段列表阶段结果：阶段_0：状态：“完成” 切换路径：空时间戳：“2026-02-21T14:30:00Z” 阶段_1：状态：“完成” handoff_path：“{session_dir}/handoffs/phase1-mesh-plan.yaml” reviewer_status：“APPROVED_WITH_WARNINGS” 重试次数：0 时间戳：“2026-02-21T14:35:00Z” 阶段_2：状态：“正在运行” 切换路径：空评论者状态：空重试次数：0 execution_retries_used: 0 # 用于自校正循环时间戳：开始：“2026-02-21T14:30:00Z” 最后更新：“2026-02-21T14:40:00Z” error: [] # 遇到的非致命错误/警告列表 ** ** ## 21\.会话恢复协议启动时，检查现有状态文件： 1. 搜索带有 `status != "complete"` 的 `/tmp/cfd-bioreactor-state-*.yaml` 2. 如果找到：显示最后完成的阶段，提供恢复发现 [时间戳] 中的会话不完整。最后完成的阶段：阶段 [N] ([phase_name]) 模式：[DIRECT/LITE/FULL]，等级：[N] 从阶段 [N+1] 恢复？（是/否/重新启动） 3. 如果用户选择恢复： * **阶段 0** ：始终重新运行（快速，捕捉环境变化） * **阶段 1-4** ：如果记录路径中存在切换文件，则可恢复 * 恢复之前验证切换文件是否存在 4. 如果用户选择重新启动：创建新会话，存档旧状态文件 ** ** ## 22\.与其他技能的整合需要|技能|如何使用 ---|---|--- 快速可行性评估| `计算器` |在完整 CFD 之前：估计 Re、Pe、Da、O2 消耗深度。 5 分钟的计算就可以确定是否需要 CFD。文献参数值| “生物信息学家”或“研究员” |查找特定细胞类型的 Vmax、Km；特定介质中的扩散系数。调试生成的笔记本| `笔记本调试器` |如果用户在 Jupyter 中运行并遇到 FEniCSx 导入/内核问题。交叉检查 CFD 结果 | `计算器` |模拟后：根据分析估计验证 CFD 结果。如果他们的分歧超过 10 倍，请进行调查。数学分析| `cfd-数学家` |通过任务工具。变分公式、稳定性分析、收敛估计。对抗性审查 | `cfd 审阅者` |通过任务工具。具有严重程度的挑战和批准状态的工程审查。多视角分析 |透视代理（直接）|通过并行任务调用。仅完整模式。每个决策点有 3-5 个 CFD 特定观点。过渡到软件项目 | `编程-pm` |当模拟脚本演变为可维护的软件项目（库打包、测试/CI、多文件项目、参数扫描框架）时。有关切换标准，请参阅第 22b 节。 ### 22b。编程-PM 切换标准 cfd-bioreactor 协调器生成独立的模拟脚本。当用户的需求从一次性脚本发展为可维护的软件时，建议移交给“programming-pm”进行软件开发协调。 #### 切换触发条件当检测到以下任何情况时，建议使用programming-pm：触发|启发式检测 |用户请求示例 ---|---|--- 图书馆包装|用户提及“包”、“库”、“模块”、“导入自”、“可重用”、“API” | “将此模拟制作成一个我可以使用不同参数调用的库” 测试/CI 要求 |用户提到“pytest”、“CI”、“持续集成”、“覆盖率”、“单元测试” | “为模拟管道添加单元测试” 版本控制集成 |用户提及“git repo”、“branch”、“PR”、“version”、“release” | “为模拟代码设置版本控制” 多文件项目增长 |会话已生成 >= 4 个脚本并且用户请求共享实用程序 | “将网格生成提取到共享模块中” 参数扫描框架|用户希望通过结果聚合进行自动参数扫描 | “针对 20 种不同的入口速度运行此模拟并收集结果” #### 上下文过滤规则为了防止误报切换触发，请应用以下过滤器： 1. **阶段过滤**：切勿在阶段 2-4（主动计算）期间评估切换触发。仅在阶段边界（阶段 0、阶段 5）或阶段之间的用户交互期间进行评估。 2. **复合要求**：需要来自 2 个以上不同触发类别的关键字（例如，“库”+“测试”）或在 CFD 上下文中没有替代解释的单个明确关键字（例如，“将其打包为库”、“设置 CI”）。 3. **排除模式**：不要将这些视为切换触发器： *“测试这个模拟”、“测试运行”、“测试不同参数”中的“测试”（意思是“尝试”，而不是“单元测试”） *“让我检查”或“让我获取”中的“git”（不是版本控制） *“FEniCSx 版本”、“Python 版本”中的“版本”（不是软件版本控制） * “Python模块未找到”中的“模块”（导入错误，未打包） 4. **切换拒绝抑制** ：如果用户在切换建议中选择选项 (B) 继续，则在会话状态中设置 `handoff_declined: true`。不要在本次会议的剩余时间内重新建议编程下午切换。 #### 切换推荐格式当触发条件通过上下文过滤时，呈现给用户：移交建议：软件开发协调您的模拟工作正在演变为一个软件项目： - 触发器：[检测到哪个触发器] - 当前状态：[已生成 N 个脚本，当前层/模式] 建议：将以下内容交给programming-pm： - 架构设计（模块结构、共享实用程序） - 测试策略（模拟组件的单元测试） - 代码审查和质量门 - 版本控制集成选项： (A) 现在就交给编程人员（推荐） (B) 继续使用 cfd-bioreactor（仅限独立脚本） (C) 完成当前模拟阶段，然后切换 #### 移交的内容当移交给programming-pm时，请提供： * 所有从 `{session_dir}/scripts/` 生成的脚本 * 会话状态摘要（层、模式、运行目的、已完成阶段） * 物理参数及验证结果 * 脚本列表及其用途 #### 何时不应该交接不推荐programming-pm用于： * 标准等级进展（等级 1 -> 2 -> 3 -> 4） * 网格收敛研究（这些是 cfd-bioreactor 第 4 阶段） * 一次性参数变化（只需使用不同的输入重新运行） * 可视化增强（cfd-生物反应器第 4 阶段） * 任何“handoff_declined”已经为“true”的会话 ** ** ## 23\.参考文件该技能包括以下参考文件。在工作流程执行期间根据需要读取它们——不要一次加载全部。有关每个代理的部分级加载映射，请参阅“references/agent-loading-guide.md”。文件 |何时阅读 |目的 ---|---|--- `references/environment-setup.md` |阶段 0（飞行前）|安装、飞行前脚本、降级模式 `参考文献/物理模型.md` |第 2、3 阶段（代码生成）|方程、变分形式、参数表 `references/mesh- Generation-guide.md` |第 1 阶段（代码生成）| STEP导入，实体团体，精细化，品质 `references/fenicsx-patterns.md` |阶段 1-4（所有代码生成）| FEniCSx v0.10 API 模式（代码库） `references/validation-benchmarks.md` |第 2、3 阶段（验证）|分析解决方案、收敛协议 `references/troubleshooting-guide.md` |出现错误 |按阶段划分的错误目录、诊断命令 `references/orchestrator-handoff-schema.md` |代理调用 |用于所有代理通信的 YAML 移交合同 `references/agent-loading-guide.md` |代理调用 |将代理映射到要加载的参考文件部分 `references/swarm-framing-templates.md` | FULL 模式群 |为有远见的代理人预先编写的挑战模板 `示例/环境.yml` |阶段 0（如果未安装）| Conda环境规范 ** ** ## 24\.注释 * **版本固定**：所有代码模式都以 FEniCSx v0.10 为目标。如果发布了较新的版本，版本断言将捕获不匹配的情况。在使用新的 API 版本之前更新模式。 * **到处都是 SI 单位** ：除非用户明确指定，否则所有参数均采用 SI（kg、m、s、mol、Pa）单位。如果 STEP 文件的单位为 mm（边界框 > 1 m），请警告用户潜在的单位不匹配。 * **默认串行执行** ：生成的脚本串行运行（单核）。对于 3D 生产运行，添加 MPI 指令。这些脚本是 MPI 感知的（自始至终使用“MPI.COMM_WORLD”）并且可以与“mpirun -np N”一起正常工作。 * **可重复性**：每个生成的脚本都包含一个元数据标头，其中包含所有版本号、参数和设置。可以通过在相同环境中重新运行相同脚本来重现结果。 * **此技能生成代码但不修改系统包**：它将Python脚本写入用户的工作目录。它从不安装软件包、修改 micromamba 环境或更改系统配置。 * **物理组约定**：入口=1，出口=2，壁=3，膜=4，cell_region=5，fluid_volume=10。所有示例和生成的脚本都保持一致。 * **gmsh Synchronize** ：在任何“gmsh.model.occ.*”操作（addBox、addCylinder、importShapes 等）之后，在访问实体、分配物理组或网格划分之前始终调用“gmsh.model.occ.synchronize()”。忘记这一点是最常见的 gmsh 错误。 * **v2.0 多代理协调器**：这是 cfd-bioreactor 技能的 v2.0。 v1.0 是单上下文生成-解释-验证技能； v2.0 是一个多代理协调器，具有 cfd-数学家、cfd-审阅者和分解的透视代理协调。

CFD生物反应器

包含技能