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。

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发表于 · 2020.09.10 20:46 · 阅读 · 2879

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