FEM求解器,什么是FEM求解器

FEM求解器,什么是FEM求解器,第1张

FEM:有限元方法

求解器有很多,典型就是ANSYS,大型通用有限元软件

把袜渣销一个物体分解成很多离散体,通过施加边界条件和载荷,来模拟真实物体受力情况,进而得告游出近似解

举个例子:汽车梁枣碰撞试验,在没有FEM软件前,汽车制造商只能拿出一些汽车来进行实际的碰撞,以来检验是否合格;但是,有FEM软件后,就可以在软件中,把汽车模型建立出来,给它实际速度进行模拟,计算出来的结果与真实值还是比较接近,大大节约了成本。

首先和控制方程有关,流体运动时对流可能占主导地位,这时候微分方程简化为抛物型的对流方程。

1. 求解对流方程初值问题时,有限元会产生则谈数值振荡,需要抑制振荡格式(这个很难,但是也是可以搞定的)

2. 对流方程数值解需要满足迎风物理性质,也就是下游值不能影响上卖盯友游。普通有限元不具有迎风性质,因此适合求解扩散方程。(特殊的有限元可以有迎风格式,但是其基函数比较特殊。间断有限元是有限体积法和有限元的结合,所以我不认为它是这里说的原始的有限元方法)

在一维情况下可以把三种格式(FEM、FDM、FVM)都写成代数方程形式,这时候便清晰明了了

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随便补充,有限差分由于其直观性基本作为所有CFD教材入门讲解的格式。FEM并不是不可以用于流体,目前非结构化网格的高精度数值格式只有FEM相关格式能够做到,也有好多现成的数值模型,如 hpGEM,nektar,nektar++,fluidity,dune 等

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补充:

未来随着计算机计算能力一步步提高,相信FEM会取代FVM逐渐成为CFD主流,因为FVM有个最大的问题就是精度不高。

想提高FVM或FDM格式精度也是可行的,但是高阶FVM格式在单元 重构时候就需要周围更多单元信息,因此数据传输所用时间越来越多。而按照目前主流并行模式(MPI和OpenMP),很难减小数据通讯时间,这个时候计算所用时间主要在数据交换上,而非浮点计算。

有限元则不存在此问题,特别是现在新兴起的Discontinuous Galerkin FEM,基本融合了FVM和FEM各自优点,在配合目前很火的异构并行计算,中槐未来肯定会成为主流。

虽然FEM前途这么光明,但是还要说,假如没人没钱什么也搞不起来。所以希望我的学校不要让我寒心,假如钱都给不够那只能转行,管他什么 FVM还是FEM


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