PuMA：用于多孔微结构分析的开源软件

"PuMA：多孔微结构分析软件的开发和特性描述" PuMA（Porous Microstructure Analysis）是一款专为分析多孔介质微结构设计的软件，它旨在计算有效材料性能并模拟材料在多孔环境中的响应。PuMA特别适用于处理通过X射线显微断层摄影术（micro-CT）获得的三维数字图像，同时也可以生成人工微结构模型。该软件的核心功能包括： 1. **3D可视化**：PuMA提供了交互式的3D可视化模块，用户可以通过这个模块直观地查看和理解多孔介质的结构。 2. **物理属性计算**：PuMA可以计算一系列关键的物理属性，如孔隙度（porosity）、体积分数、表面积等。这些属性对于理解和预测材料的行为至关重要。 3. **有限差分法**：软件内嵌了两个基于有限差分法的拉普拉斯求解器，用于计算连续曲折因子、有效导热系数以及有效的电导率。这些参数影响着材料在热能传递和电荷传导中的表现。 4. **曲折因子计算**：PuMA包含一个随机算法，可处理从连续到稀薄的制度，适应不同复杂程度的多孔结构。 5. **时间依赖性模型**：特别是针对纤维材料，PuMA提供了一个基于颗粒的时间依赖性模型，可以模拟纤维材料的氧化过程。 6. **操作系统与许可证**：PuMA最初是为Linux操作系统开发的，并且遵循美国国家航空航天局（NASA）的美国国外发布许可证，这意味着它是开源的，可供全球科研人员使用。 7. **编程语言和技术**：PuMA的开发采用了C++编程语言，利用了QT库进行图形用户界面（GUI）开发，OpenMP用于并行计算，FFTW用于快速傅里叶变换，LibTiff处理TIFF图像，而OpenGL则用于3D图形渲染。 8. **编译与运行需求**： PuMA需要Linux操作系统，GCC 4.4.7或更高版本，以及QT 4.6或更高版本才能编译和运行。开发文档和手册可通过NASA软件门户获取，技术支持邮箱为`<joseph.c.nasa.gov>`。 PuMA作为一个强大的工具，不仅为材料科学家提供了深入理解多孔介质特性的手段，也为工程应用和实验结果的解释提供了重要支持。其开源性质促进了科研领域的合作与创新，使得全球的研究者都能利用这款软件进行多孔材料的研究。