共查询到19条相似文献,搜索用时 78 毫秒
1.
众所周知,LBB条件排除了在不可压缩流动N-S方程空间离散中采用速度u和压力p同阶线性插值的简单单元。基于压力泊松(Poisson)方程的分步算法曾被认为可以绕开LBB条件限制,然而近年来研究表明,并非各种类型的分步算法都能有效地避开LBB条件。本文针对不同雷诺数下的平面Poiseuille流动问题模拟,分析对比了当采用不同类型的u-p单元空间插值时增量与非增量迭代分步算法的稳定性与精度,为合理选择分步算法和u-p插值类型提供了依据和参考。 相似文献
2.
不可压缩Stokes流动的PSPG无网格法 总被引:2,自引:0,他引:2
将应用于有限元法的Pressure-Stabilizing/Petrov-Galerkin(PSPG)稳定化机制引入到无网格法中,有效消除了由于速度和压力的插值模式违反LBB条件而导致的压力场的虚假振荡。采用与有限元法耦合的连续掺混法(Continuous Blending Method)施加本质边界条件,使得边界条件不仅在边界节点上而且在整条边界上都得到严格满足。给出了两个典型算例的数值模拟结果,表明了所建议无网格法模拟不可压缩Stokes流动的有效性。 相似文献
3.
4.
饱和土动力学有限元分析的改进稳定分步算法 总被引:1,自引:0,他引:1
基于Blot理论,控制饱和变形多孔介质中固相位移u和孔隙压力pw演变的场方程的空间半离散化导致u-pw型混合有限元方程。在固体颗粒和孔隙液体不可压缩以及零渗透性情况下,基本未知量u,pw的近似插值函数必须满足Babuska—Brezzi条件或者与之等价的Zienkiewicz和Taylor分片试验。采用相同低阶u-pw插值的有限元(如线性三角形单元和双线性四边形单元)不能满足B—B条件。分步算法作为一种稳定技术的引入可以绕开B—B条件,但现有分步算法在瞬态问题中仍存在虚假数值振荡和不稳定现象。本文在现有分步算法的基础上引入迭代过程,有效地缓解和克服了数值振荡现象,使低阶u-pw单元得以正常应用。应用双线性四节点u-pw单元的数值结果表明了所提出的包含迭代过程的改进分步算法的有效性。 相似文献
5.
不可压N-S方程高效算法及二维槽道湍流分析 总被引:5,自引:1,他引:5
构造了基于非等距网格的迎风紧致格式,并将其与三阶精度的Adams半隐方法相结合,构造了求解不可压N-S方程高效算法。该算法利用基于交错网格的离散形式的压力Poisson方程求解压力项,解决了边界处的残余散度问题;同时还利用快速Fourier变换将方程的隐式部分解耦,离散后的代数方程组利用追赶法求解,大大减少了计算量。通过对二维槽道流动的数值模拟,证实了所构造的数值方法具有精度高,稳定性好,能抑制混淆误差等优点,同时具有很高的计算效率,是进行壁湍流直接数值模拟的有效方法。在数值模拟的基础上对二维槽道流动进行了分析,得到了Reynolds数从6000到15000的二维流动饱和态解(所谓“二维槽道湍流”);定性及定量结果均与他人的数值计算结果吻合十分理想。对流场进行了分析,指出了“二维湍流”与三维湍流统计特性的区别。 相似文献
6.
采用最小二乘算子分裂有限元法求解非定常不可压N-S(Navier-Stokes)方程,即在每个时间层上采用算子分裂法将N-S方程分裂成扩散项和对流项,这样既能考虑对流占优特点又能顾及方程的扩散性质。扩散项是一个抛物型方程,时间离散采用向后差分格式,空间离散采用标准Galerkin有限元法。对流项的时间项采用后向差分格式,非线性部分用牛顿法进行线性化处理,再用最小二乘有限元法进行空间离散,得到对称正定的代数方程组系数矩阵。采用Re=1000的方腔流对该算法的有效性进行检验,表明其具有较高的精度,能够很好地捕捉流场中的涡结构。同时,对圆柱层流绕流进行了数值研究,通过流线图、压力场、阻力系数、升力系数及斯特劳哈数等结果的分析与对比,表明本文算法对于模拟圆柱层流绕流是准确和可靠的。 相似文献
7.
分步算法已被广泛应用于数值求解不可压缩N-S方程. Guermond等认为时间步长必须大于
某个临界值方能使算法稳定. 然而在高黏性流动模拟中,已有的显式和半隐式分步算法由于
其显式本质,必须采用小时间步长计算,不但降低了计算效率,同时也常与为使分步算法稳
分步算法已被广泛应用于数值求解不可压缩N-S方程. Guermond等认为时间步长必须大于
某个临界值方能使算法稳定. 然而在高黏性流动模拟中,已有的显式和半隐式分步算法由于
其显式本质,必须采用小时间步长计算,不但降低了计算效率,同时也常与为使分步算法稳
定必须满足的最小时间步长要求冲突. 本文目的是构造一种含迭代格式的分步算法,它能在
保证精度的前提下大幅度地增大时间步长. 方腔流和平面Poisseuille流数值计算结果证实
了此特点,该方法被有效应用于充填流动过程的数值模拟. 相似文献
8.
针对非线性动力学方程,通过Taylor展开和Duhamel积分,得到一个具有待定参数的逐步积分求解公式;通过数学变换,将原动力学方程转换为一个能确定待定参数的能量校准方程;最后将该参数回代入逐步积分公式,得到数值解.数值算例的结果说明了该方法的有效性,可以消除算法阻尼和抑制数值解发散,同时,在大步长的条件下也得到了非常准确而且稳定的结果,可以对系统长期性态进行仿真. 相似文献
9.
高雷诺数下求解NS方程的无网格算法 总被引:1,自引:0,他引:1
提出了一种适合高雷诺数NS方程求解的隐式无网格算法。针对高雷诺数粘性流动的特点,在附面层内的粘性影响区域采用法向层次推进布点的方法形成离散点云,在附面层外的计算区域内实行填充式布点的方法形成离散点云。根据附面层内外点云的不同构造特点,推导出运用格林公式和最小二乘曲面拟合方法求取空间导数的统一形式,在此基础上运用AUSM _up格式求得数值通量,并引入BL湍流模型对雷诺平均NS方程的湍流应力项进行封闭。时间推进格式方面,采用了计算效率较高的隐式高斯-赛德尔迭代算法。为了验证本文方法的计算精度和鲁棒性,对NACA0012翼型低速流动、RAE2822翼型跨音速绕流和二维圆柱的分离流动进行了数值模拟。 相似文献
10.
11.
从亚网格尺度稳定化方法的基本原理出发, 提出了适合时间推进求解非定常Navier-Stokes方程获得定常解的SGS稳定化方法. 基于一定程度的近似和简化, 获得了与时间步长相关的稳定化参数, 从而排除了传统SGS稳定化方法在求解高Re数、小时间步长问题时所引发的数值不稳定性. 把SGS稳定化方法应用于求解不可压湍流, 结合标准k-\varepsilon湍流模型和壁面函数法估计湍流黏性系数, 详细讨论了壁面函数法的实施、湍流输运方程的求解和保证湍流变量非负性的限制策略, 发展了时间推进求解不可压湍流的分离式算法. 二维外掠后台阶层流和湍流计算结果表明,该方法求解不可压黏性流动是可行的, 并且具有稳定性好、计算精度高的特点. 相似文献
12.
SUMMARY The paper presents a finite element model for the solution of the three-dimensional, time-dependent Navier-Stokes equations. Isoparametric brick elements are used, with tri-linear interpolation for both velocity and pressure. A fractional-step algorithm is applied, and the advection-diffusion part of the system is solved using a two-step Taylor-Galerkin formulation. The pressure is computed from a Poisson equation, which is solved numerically using a preconditioned conjugate gradient method. Computations are performed for the flow about a sphere at Reynolds numbers 50 and 100, and comparisons are made with available measurements. 相似文献
13.
提出了一个广义对流扩散方程的混合有限元方法,方程的基本变量及其空间梯度和流量在单
元内均作为独立变量分别插值. 基于胡海昌-Washizu三变量广义变分原理结合特征线法给
出了控制方程的单元弱形式. 混合元方法采用基于一点积分方案并结合可以滤掉虚假的
数值震荡的隐式特征线法. 数值结果证明了所提出的方法可以提供和四点积分同样的数
值计算结果,并能够提高计算效率. 相似文献
14.
本文探讨用自适应网格加密技术结合多重网格法求解由有限元离散导致的病态方程。计算结果表明;自适应多重网格有限元法是求解严重病态方程珠有效方法。 相似文献
15.
16.
传热与接触两类问题耦合作用的有限元分析 总被引:14,自引:2,他引:14
考虑传热接触耦合作用的热力学分析问题大量存在于工程中,分析的难点是必须考虑热与可移动接触边界间的耦合作用.针对这类问题的求解,该文给出了接触边界上热交换与温度边界条件,并在此基础上建立了两类变分方程,一类是热力学变分泛函,其考虑了接触区域对结构热传导的影响;另一类是二维热弹性接触分析的参数变分原理,可以方便地对接触问题进行求解.文中给出有限元分析的离散公式,并进一步给出两类问题耦合分析的迭代算法,其中接触分析的惩罚因子是可以消除的,数值结果验证了该文的理论与算法. 相似文献
17.
不可压流体饱和多孔弹性梁的变分原理及有限元方法 总被引:2,自引:1,他引:2
基于不可压饱和多孔弹性梁动力弯曲的数学模型,建立了以多孔弹性梁挠度和孔隙流体压力等效力偶为宗量的Gurtin型变分原理,并给出了特殊边界条件下解耦时的仅以挠度为宗量的变分原理.同时,作为动力响应的退化情形,讨论了拟静态情形下的相应变分原理.根据所建立的变分原理,导出了一个有限元离散公式.由于Gurtin型变分原理是关于时间的卷积型的泛函,空间的有限元离散导致一个关于时间的对称微分一积分方程组,此方程组可进一步转化为常微分方程组.利用隐式Euler法,给出了时间区域的计算格式.作为一个数值例子,分析了饱和多孔弹性悬臂梁在自由端简谐载荷作用下的动力响应,分析了流相与固相相互作用对饱和多孔弹性悬臂梁动力响应的影响. 相似文献
18.
求解含裂纹等不连续问题一直是计算力学的重点研究课题之一,以偏微分方程为基础的连续介质力学方法处理不连续问题时面临很大的困难. 近场动力学方法是一种基于积分方程的非局部理论,在处理不连续问题时有很大的优越性. 本文提出了求解含裂纹热传导问题的一种新的近场动力学与有限元法的耦合方法. 结合近场动力学方法处理不连续问题的优势以及有限元方法计算效率高的优势,将求解区域划分为两个区域,近场动力学区域和有限元区域. 包含裂纹的区域采用近场动力学方法建模,其他区域采用有限元方法建模. 本文提出的耦合方案实施简单方便,近场动力学区域与有限元区域之间不需要设置重叠区域. 耦合方法通过近场动力学粒子与其域内所有粒子(包括近场动力学粒子和有限元节点)以非局部方式连接,有限元节点与其周围的所有粒子以有限元方式相互作用. 将有限元热传导矩阵和近场动力学粒子相互作用矩阵写入同一整体热传导矩阵中,并采用Guyan缩聚法进一步减小计算量. 分别采用连续介质力学方法和近场动力学方法对一维以及二维温度场算例进行模拟,结果表明,本文的耦合方法具有较高的计算精度和计算效率. 该耦合方案可以进一步拓展到热力耦合条件下含裂纹材料和结构的裂纹扩展问题. 相似文献
19.
The computational efficiency of numerical solution of linear algebraic equations in finite elements can be improved in two
ways. One is to decrease the fill-in numbers, which are new non-zero numbers in the matrix of global stiffness generated during
the process of elimination. The other is to reduce the computational operation of multiplying a real number by zero. Based
on the fact that the order of elimination can determine how many fill-in numbers should be generated, we present a new method
for optimization of numbering nodes. This method is quite different from bandwidth optimization. Fill-in numbers can be decreased
in a large scale by the use of this method. The bi-factorization method is adopted to avoid multipying real numbers by zero.
For large scale finite element analysis, the method presented in this paper is more efficient than the tradiational LDLT method.
Project supported by the Foundation for University Key Teachers under the Ministry of Education of China. Received 18 October
2000. 相似文献