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有限元、有限差分、有限体积简单比较

已有 19342 次阅读 2011-3-5 09:50 |系统分类:科研笔记| 有限元法, 有限差分法, 有限体积法

有限差分法是比较古老的计算方法,计算方法为:把一个几何体离散成有限个单元,用第一个单元求解第二个单元,再用求得的第二个单元再求解第三个单元,依次类推,直到把所有单元求解完毕。有限差分法对于比较复杂的求解域很难求解,另外对于离散成多大的单元很难确定,往往对于不同的单元尺寸,求解的结果会不同,所以什么样的单元尺寸是比较准确的,很难确定,也很难确定所求解的结果是否符合真实情况。
 
有限元法是近几年来比较先进的求解方法,是基于变分法和加权等效积分法的,它与有限差分法的求解思路是完全不一样的,采用一个插值函数,把所有离散的单元给联系起来,在求解的过程中把偏微分方程组变成一个总的刚度矩阵来进行求解。它能有效解决复杂求解域的问题,无论多复杂的求解域都能通过离散的方法把求解域离散成有限个单元,通过插值函数把这些单元联系起来,实现对复杂求解域的求解。另外它的适用范围比较广,无论是流体、电磁、传热、力学等都可以通过有限元法来进行求解,所以对于多物理场的耦合问题,有限元很能够胜任。
 
有限体积法是针对流体的数值计算方法,对于电磁、传热、力学等问题无法进行求解,所以对于多物理场的耦合问题,往往束手无策。


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