有限體積法怎麼處理不規則區域?

時間 2021-05-31 22:23:26

1樓:

有限體積法的重點是計算面元流通量。

上面這個公式是和座標系無關的,U和F都是客觀實在的物理量。U和F在不同的座標系中會有不同的表示,比如最明顯的就是動量部分:不同座標系下的 是不同的。

一般計算F時,都可以在面元的區域性座標系中進行:以麵元向外的法向作為x軸,計算出來後再把F變換到和U相同的座標系中。

具體的流程是:

物理量表示在某個整體的座標系A中

把物理量變換到面元區域性座標系計算流通量

把流通量變換回A系,並利用上面的守恆公式更新U

2樓:「已登出」

能夠變換至均勻計算空間的情形很少,僅適用於拓撲比較簡單的區域,比如圓柱,翼型等。

對於真正的不規則區域,直接使用非結構網格。能夠使用非結構網格其實是有限體積法的優勢之一。

故答案是,直接在該區域上建立非結構網格,然後應用有限體積法離散積分型方程即可。

另:結構網格上的Fvm和fdm沒有本質區別。

補充:物理座標系 ,計算座標系 。將原始的NS方程,變換至計算座標系

就是利用 將原方程中的所有關於 空間導數變換成關於 的導數:。Jacobi矩陣可以寫作 ,是網格的函式,結構網格畫好後,就可以求出其在每個網格點上的值。變換後的NS方程中,每個流動變數在計算空間上是 的函式。

不妨令均勻,那麼計算座標系中按照均勻網格的離散方式處理即可。

還需要注意:Jacobi變數的離散精度最好和整體格式精度一致,否則掉精度。FVM的最優精度是二階。

超過或者等於三階時,計算代價會陡然上公升(可以看看CW Shu的工作)。如果一定需要,可以採取乙個折中的辦法:介面通量盡在本身方向採用一次高階重構。

這樣代價和差分方法相當,還可以有效提高格式的空間解析度。

1, HK Versteeg, An Introduction To Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method

2,JH Ferzger, Computational Methods for Fluid Dynamics

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