有限元仿真计算的通用流程

对于利用有限元软件进行模拟仿真计算,通常可以分为三个相互独立的阶段:计算前处理、计算求解以及计算后处理,主要目的如下。

  • 计算前处理:将现实世界抽象为计算机可以识别的数据模型,方便计算机进行计;
  • 计算求解:这部分工作主要是由求解器完成,同时是读取前处理数据,进行运算求解,输出一系列时空物理量;
  • 计算后处理:对求解器输出的物理量进行处理,以图表或数据的方式展示给用户。用户读取计算机输出的数据,指导产品设计。

1. 计算前处理

计算前处理在一些场合也称为“预处理”,其主要包括以下一些过程:

  • 物理现象的抽象简化 。现实世界是一个复杂的系统,要想对感兴越的现象进行研究,必须进行简化理。通需要排除一些干扰因素,以便于研究分析;
  • 计算域几何模型构建 。计算域指求解计算时的积分空间。流体计算域与几何实体常常存在差异;
  • 计算网格划分 。目前绝大多数通用流体计算软件采用的是有限体积法,该方法要求对计算区域进行离散处理,表现在前处理过程中为计算网格划分;
  • 设定计算区域属性 。在有限元计算中,通常需要指定计算区域的工作介质属性、计算区域的运动状态等;
  • 设定计算模型及边界条件 。选择合理的计算模型以及边界条件,是获得正确计算结果的必要条件。
  • 设定求解控制参数 。为了加快计算收敛过程速度及提高计算精度,一些商用有限元软件通常允许用户对求解程参数进行控制。
  • 设定输出参数 。有限元计算数据量通常很大,通常可以设定需要输出的物理量,这样不仅可以减少输出的数据,还可以降低计算机硬盘读写时间,提高计算效率。

2. 计算求解器

通常有限元求解器的工作职责为:从前处理器读入数据(网格数据、边界信息、求解控制参数等),利用内置的解算法进行求解计算,将计算结果输出。

  • 发表于 · 2020.09.10 20:46 · 阅读 · 57

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