理论教育 控制方程离散方法优化

控制方程离散方法优化

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:有限差分法使用网格节点,选择微分方程的近似方法:将计算区域离散成有限个网格,通常为结构化网格;选择方程各项的差分形式;对每个节点建立差分方程;整理出关于节点上未知数的非线性代数方程式。有限分析法将求解区域分成若干个子区域;给出在各个子区域上的分析解;利用边界条件耦合各个子区域上的分析解,从而得到离散化方程。

控制方程离散方法优化

(1)有限差分法(Finite Difference Method,FDM)

使用网格节点,选择微分方程的近似方法:将计算区域离散成有限个网格,通常为结构化网格;选择方程各项的差分形式(如Taylor展开);对每个节点建立差分方程;整理出关于节点上未知数的非线性代数方程式。

(2)有限体积法(Finite Volume Method,FVM)

使用控制体积,选择表面和体积积分的近似方法:将区域离散成有限个控制体积,适用任何形状的网格;选择未知函数对时间和空间的局部分布曲线(线性或曲线分布);对每个CV(控制体积)进行空间(表面、体积)和时间的积分;整理出关于节点上未知数的非线性代数方程式。适用任何形状的网格,可用复杂几何形状与坐标类型无关

(3)有限单元法(Finite Element Method,FEM)(www.daowen.com)

将求解区域分成若干个小的单元;设定待求变量在单元上的分布函数。适应性强,适用于复杂的求解区域,但对流项处理不成熟。

(4)有限分析法(Finite Analytical Method,FAM)

将求解区域分成若干个子区域;给出在各个子区域上的分析解;利用边界条件耦合各个子区域上的分析解,从而得到离散化方程。最大限度地引入了分析解的成分。一般可以提高求解效率和精度,数学技巧非常高,很难形成通用程序。

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