等几何多重网格法在雷诺方程中的应用
2021-04-02李子强罗会信左兵权
机械设计与制造 2021年3期
关键词:有限元法
李子强 ,罗会信 ,左兵权 ,张 希
(1.武汉科技大学机械自动化学院,冶金装备及其控制教育部重点实验室,湖北 武汉 430081;2.武汉科技大学机械自动化学院,机械传动与制造工程湖北省重点实验室,湖北 武汉 430081)
1 引言
对于雷诺方程的求解,有限差分法[3]和有限体积法[4]对于区域的连续性要求较为严格,结果也容易受到网格插值步长、迭代方法的影响,从而导致求解精度不高;有限元法[2]虽在精度上有提高,但在离散化过程中所花费的时间较长,效率低。等几何法采用CAD 系统中的精确几何模型来执行物理场分析,避免了数值计算的二次建模,节省了求解域的离散过程所花的时间,在工程应用中有较大的优势。这些优势包括精确的几何建模、高阶连续性、简单的网格划分和网格细化等。
等几何法可以在较少的自由度下得到同比于有限元法的求解精度。但随着精度要求的进一步提高,高阶的等几何分析模型依然面临大矩阵,低求解效率的困难。现今大部分的矩阵求解多采用迭代方法计算,多重网格法是普遍采用的方法之一。因此,为了加快高精度要求下等几何法求解雷诺方程效率,将多重网格法与等几何法相结合来对雷诺方程进行求解。
本研究选择雷诺方程作为求解对象,将等几何法,多重网格法与雷诺方程进行适配性研究:首先对雷诺方程进行归一化处理,包括求解域简化为矩形区域,并对雷诺方程进行进一步推导和简化,构建等几何分析模型;……
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