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name: tlusty-iteration
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description: "TLUSTY Rust主程序迭代开发与Fortran对比测试。触发条件：(1) 用户提到'迭代测试'、'对比测试'、'主程序开发'；(2) 用户想验证Rust实现与Fortran的一致性；(3) 继续TLUSTY主程序开发；(4) 运行TLUSTY测试用例。提供完整迭代流程、测试方法、差异分析。"
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# TLUSTY Rust 主程序迭代与对比测试
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本技能指导 Rust TLUSTY 主程序的迭代开发，目标是使输出与 Fortran 参考实现一致。
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## 当前状态 (2026-03-26)
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### 已完成的工作
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1. **OPCTAB 表读取实现** (`opacity_table.rs`):
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- 支持文本格式 OPCTAB 文件读取
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- 2D 插值 (温度-密度)
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- Rosseland 和 Planck 平均不透明度计算
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- 环境变量 `OPCTAB` 指定表路径
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2. **测试验证**:
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- 成功加载 `optab11_7f.dat` (100000 频率点)
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- 表范围: T = 3000-15000 K, ρ = 1e-12 - 1e-6 g/cm³
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### 核心问题：OPCTAB 温度范围限制
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**问题**: 可用的 OPCTAB 表 (`optab11_7f.dat`) 仅覆盖 3000-15000 K，但测试用例 Teff = 35000 K 超出此范围。
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**Fortran 的处理方式**:
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- 当 `ioptab = 0` (默认) 时，使用 `OPACF0` 从原子物理计算不透明度
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- OPACF0 计算: 束缚-自由、自由-自由、H⁻、H₂⁺ 等贡献
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- 这需要完整的原子数据 (能级、跃迁、截面)
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**Rust 当前处理**:
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- 当 T 超出表范围时，回退到 Kramers 近似
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- κ_bf ≈ 4.3e-25 * (1e4/T)^3.5
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- κ_es = σ_e * ne / ρ
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### 解决方案 (按优先级)
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1. **寻找更高温度的 OPCTAB 表** (最简单)
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- 需要覆盖 10000-50000 K 的表
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- 可从 OPAL 或 OPLIB 获取
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2. **实现 OPACF0** (最准确)
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- 从原子数据计算束缚-自由不透明度
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- 计算自由-自由 (Kramers)
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- 添加 H⁻、H₂⁺ 贡献
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- 需要大量原子物理模块
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3. **改进 Kramers 近似** (折中)
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- 添加温度/密度相关修正
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- 参考 OPAL/OPLIB 公式
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### 测试对比 (Teff=35000K, 超出 OPCTAB 范围)
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| 参数 | Rust (Kramers) | Fortran (OPACF0) | 问题 |
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|------|----------------|------------------|------|
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| 表面柱质量 | 7.4e-6 | 2.9e-7 g/cm² | **25x 偏高** |
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| 输出列数 | 40 | 42 | 缺少 2 列 |
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**根本原因**: Kramers 不透明度太低 → 需要更多质量才能达到相同光深
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## 项目文件结构
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```
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SpectraRust/
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├── src/
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│ ├── bin/tlusty.rs # Rust 主程序入口
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│ └── tlusty/
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│ ├── io/ # I/O 模块 (ltegr, start, model...)
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│ ├── math/ # 数学模块 (eos, continuum, ali...)
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│ └── state/ # 状态结构 (constants, atomic, model...)
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├── tests/
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│ ├── tlusty/
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│ │ ├── hhe_fortran/ # Fortran 输入文件和参考输出
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│ │ └── hhe_rust/ # Rust 输入文件和输出
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├── tlusty/
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│ └── extracted/ # 提取的 Fortran 源码 (304 个模块)
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│ ├── tlusty.f # 主程序
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│ ├── start.f # 初始化
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│ ├── ltegr.f # LTE 灰大气
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│ └── ...
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└── .claude/skills/
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└── fortran-analyzer/scripts/
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└── analyze_fortran.py # 模块分析脚本
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```
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## 迭代工作流程
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### Step 1: 运行对比测试
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#### 生成 Fortran 参考输出
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如果需要重新生成 Fortran 参考输出:
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```bash
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# 1. 进入测试目录
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cd tests/tlusty/hhe_fortran
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# 2. 确保有 data 链接
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ln -sf $TLUSTY/data data
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# 3. 运行 Fortran
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$TLUSTY/tlusty/tlusty.exe < hhe35lt.5 > fortran.6
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# 4. 复制输出
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cp fort.7 fort.7.ref
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```
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#### 运行 Rust
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```bash
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cargo build
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cd tests/tlusty/hhe_rust
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ln -sf $TLUSTY/data data
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../../../target/debug/tlusty < hhe35lt.5 > rust.6 2>&1
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# 对比第一深度点
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echo "=== Rust ===" && head -3 hhe_rust/fort.7
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echo "=== Fortran ===" && head -3 hhe_fortran/fort.7
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```
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### Step 2: 定位差异来源
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```bash
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# 提取温度列对比
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paste <(awk '{print NR, $3}' hhe_rust/fort.7) <(awk '{print $3}' hhe_fortran/fort.7) | \
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awk '{diff=$2-$3; if(diff<0)diff=-diff; if(diff>100) print $1, $2, $3, diff}'
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# 提取电子密度对比
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paste <(awk '{print NR, $6}' hhe_rust/fort.7) <(awk '{print $6}' hhe_fortran/fort.7) | \
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awk '{diff=$2-$3; if(diff<0)diff=-diff; if($2>0 && diff/$2>0.05) print $1, $2, $3}'
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```
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### Step 3: 分析 Fortran 源码
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```bash
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# 查看目标模块
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cat tlusty/extracted/eldens.f | head -100
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# 查看 COMMON 块依赖
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grep -E "INCLUDE|COMMON" tlusty/extracted/eldens.f
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# 查看调用关系
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grep -E "CALL|FUNCTION" tlusty/extracted/eldens.f
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```
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### Step 4: 修复 Rust 代码
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1. 找到对应的 Rust 模块 (`src/tlusty/math/eos/eldens.rs`)
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2. 对比 Fortran 逻辑
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3. 修复差异
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4. 编译测试
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```bash
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# 编译
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cargo build 2>&1 | grep -E "error|warning" | head -20
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# 单元测试
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cargo test eldens 2>&1 | tail -20
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```
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### Step 5: 重新对比
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重复 Step 1，验证差异是否缩小
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## 模块分析与对应 (使用 analyze_fortran.py)
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### 查看模块对应表
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```bash
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# 查看所有模块的 Rust 实现状态
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python3 .claude/skills/fortran-analyzer/scripts/analyze_fortran.py 2>&1 | \
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grep -E ",done$" | head -30
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# 查看特定模块的 Rust 对应
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python3 .claude/skills/fortran-analyzer/scripts/analyze_fortran.py 2>&1 | \
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grep -i "ELDENS\|ROSSOP\|STEQQEQ"
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# 输出格式: fortran_file,unit_name,unit_type,is_pure,common_deps,call_deps,has_io,rust_module,status
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```
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### 查看依赖树
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```bash
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# 查看主程序依赖树
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python3 .claude/skills/fortran-analyzer/scripts/analyze_fortran.py --tree TLUSTY
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# 查看特定模块依赖树
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python3 .claude/skills/fortran-analyzer/scripts/analyze_fortran.py --tree LTEGR
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python3 .claude/skills/fortran-analyzer/scripts/analyze_fortran.py --tree ELDENS
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python3 .claude/skills/fortran-analyzer/scripts/analyze_fortran.py --tree RESOLV
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```
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### 查看重构优先级
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```bash
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# 查看未实现模块的优先级列表
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python3 .claude/skills/fortran-analyzer/scripts/analyze_fortran.py --priority | head -30
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```
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### 当前关键模块状态
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**LTE 模型核心**:
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```bash
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python3 .claude/skills/fortran-analyzer/scripts/analyze_fortran.py 2>&1 | \
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grep -E "LTEGR|ROSSOP|ELDENS|STEQQEQ|WNSTOR|SABOLF|MEANOPT"
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```
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**辐射转移模块**:
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```bash
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python3 .claude/skills/fortran-analyzer/scripts/analyze_fortran.py 2>&1 | \
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grep -E "RESOLV|SOLVE|ALIFR|RHSGEN|EMAT"
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```
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**不透明度模块**:
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```bash
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python3 .claude/skills/fortran-analyzer/scripts/analyze_fortran.py 2>&1 | \
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grep -E "OPACF|OPADD|OPCTAB|OPACT"
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```
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## 相关 Skills
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| Skill | 用途 |
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|-------|------|
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| `fortran-analyzer` | 分析模块依赖关系 |
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| `fortran-to-rust` | 模块重构指南 |
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