Nyilvánvaló különbség van a véges különbség és a véges térfogat módszer között (az egyenletek pontdefiníciójából a cellák feletti integrált átlagok felé haladva). De a FEM-t és az FVM-t nagyon hasonlónak találom; mindkettő integrált formát és átlagot használ a cellák fölött.

Mit csinál a FEM módszer, hogy az FVM nem? Olvastam egy kis hátteret a FEM-ről. Megértem, hogy az egyenleteket gyenge formában írják, ez a metódusnak kissé eltérő állítási pontot ad, mint az FVM. Fogalmi szinten azonban nem értem, mi a különbség. Feltesz-e a FEM valamilyen feltételezést arra vonatkozóan, hogy az ismeretlen hogyan változik a cellán belül, nem lehet ezt megtenni az FVM-mel is?

Leginkább az vagyok 1D perspektívából származik, tehát talán a FEM-nek egynél több dimenzióval vannak előnyei?

Nem találtam sok információt a témáról a neten. A Wikipédia rendelkezik egy részvel arról, hogy a FEM hogyan különbözik a véges különbségtől metódus, de ennyi van, http://en.wikipedia.org/wiki/Finite_element_method#Comparison_to_the_finite_difference_method .

Megjegyzések

Válasz

Véges elem: volumetrikus integrálok, belső polinom sorrend

A klasszikus végeselem-módszerek feltételezése e folytonos vagy gyengén folytonos közelítési tereket, és kérje a gyenge forma volumetrikus integráljainak kielégítését. A pontosság sorrendjét növeli az elemek közötti közelítési sorrend emelése. A módszerek nem éppen konzervatívak, ezért gyakran a stabilitásért küzdenek a folytonos folyamatokért.

Véges térfogat: felületi integrálok, folytonos adatokból származó fluxusok, rekonstrukciós sorrend

A véges térfogatú módszerek darabonként állandó közelítést alkalmaznak szóközöket, és kérje az integrálok elválasztását darabonkénti állandó tesztfunkciókkal szemben. Ez pontos védelmi nyilatkozatokat ad. A térfogatintegrált felületintegrálissá alakítják, és a teljes fizikát az adott felületi integrálok fluxusaiban határozzák meg. Első rendű hiperbolikus problémák esetén ez egy Riemann-megoldás. A másodrendű / elliptikus fluxusok finomabbak. A pontossági sorrend növelhető a szomszédok segítségével (konzervatív módon) az elemek belső állapotának magasabb rendű reprezentációinak rekonstrukciójához (lejtésrekonstrukció / korlátozás) vagy fluxusok rekonstrukciójával (fluxuskorlátozás). A rekonstrukciós folyamat általában nemlineáris a megoldás szakaszos jellemzői körüli rezgések szabályozására, lásd a teljes variációcsökkentő (TVD) és lényegében nem oszcillációs (ENO / WENO) módszereket. Nemlineáris diszkrétizációra van szükség annak érdekében, hogy egyszerre érje el az elsőrendű pontosságot a sima régiókban és a korlátozott teljes variációt is a folytonosságok között, lásd Godunov tétel .

Megjegyzések

Az FE és az FV egyaránt könnyen meghatározhatók a másodrendű pontosságig strukturálatlan hálózatokon. Az FE könnyebben átlépi a strukturálatlan rácsokon a másodrendet. Az FV könnyebben és robusztusabban kezeli a nem megfelelő hálókat .

FE és FV kombinálása

A módszerek többféleképpen házasodhatnak össze. A folytonos Galerkin-módszerek végeselemes módszerek, amelyek szakaszos bázisfüggvényeket használnak, így megszerezve a Riemann-féle megoldókat és nagyobb robusztusságot a megszakításokhoz. folyamatok (különösen hiperbolikusak). A DG-módszerek nemlineáris korlátozókkal is használhatók (általában némi pontosságcsökkenéssel), de korlátozás nélkül kielégítik a sejtek szerinti entrópia-egyenlőtlenségeket, és így korlátozások nélkül is alkalmazhatók bizonyos problémák esetén, ahol más sémák korlátozókat igényelnek. Ez az especi szövetséges hasznos az adjoint-alapú optimalizáláshoz, mivel ez a diszkrét adjoint reprezentatívabbá teszi a folyamatos adjoint-egyenletekre.) Az ellipszisproblémákra alkalmazott vegyes FE-módszerek szakaszos bázisfüggvényeket használnak, és a kvadrátus egyes választásai után újra értelmezhetők standard véges térfogat-módszerekként, lásd ez a válasz további információkért. Az újjáépítési főigazgatósági módszerek (más néven: $ P_N P_M $ vagy “Helyreállítási főigazgatóság”) mind az FV-szerű konzervatív rekonstrukciót, mind a belső sorrend gazdagítását használják, és így az FV és a DG módszerek felülhalmazát jelentik.

Válasz

A FEM és az FVM fogalmi különbségei ugyanolyan finomak, mint a fa és a fenyő közötti különbségek.

Ha összehasonlítasz egy bizonyos FEM sémát az FVM diszkretizálásához, amelyet egy adott problémára alkalmaztak, akkor alapvető különbségekről beszélhetünk, amelyek nyilvánvalóvá válnak a különböző megvalósítási megközelítésekben és a különböző közelítési tulajdonságokban (ahogy @Jed Brown kifejtette válaszában).

De általában azt mondanám, hogy az FVM a FEM speciális esete, rács cellákat és darabonként állandó tesztfunkciókat használ. Ezt a viszonyt az FVM konvergencia-elemzésére is használják, mivel ez megtalálható Grossmann, Roos & Stynes: Parciális differenciálegyenletek numerikus kezelése .

Válasz

Az alapvető különbség egyszerűen a jelentés csatolni kell az eredményekhez. Az FDM megjósolja a megoldás bármely aspektusának pontértékét. Ezen értékek közötti interpolációt gyakran a felhasználó fantáziájára bízzák. Az FVM megjósolja a konzervált változók átlagát egy adott kontroll térfogaton belül. Ezért megjósolja az integrált konzervált változókat, és kimutatható, hogy konvergálnak gyenge (szakaszos) megoldásokra. A FEM olyan diszkrét értékek halmazát adja, amelyekből egy megközelítő megoldás mindenhol egyértelműen levezethető az alapfüggvények halmazának meghívásával. Általában, de nem feltétlenül, az érintett változók konzervatívak. Lehetséges olyan véges különbség-módszerek, amelyek bizonyos értelemben konzervatívak, egy adott kvadrátusszabály szerint.

Ezek meghatározási kérdések. Mindhárom módszer sokféle változatban létezik. Nem minden módszer tisztán egy típusú, és a részletek az alkalmazási területek szerint változnak. Az új módszert feltaláló kutatók olyan eszközöket alkalmaznak, amelyek segítenek a keresett tulajdonságok biztosításában. Mint látszólag kiderült, nehéz mérvadó vitát találni, és nehéz lenne ezt előadnom. A legjobb tanács, amit tudok adni, az az, hogy folytassam az olvasást, anélkül, hogy teljesen egyértelmű választ várnék, hanem hitelt adnék az Ön számára értelmes dolgoknak.

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük