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二维不可压缩Navier-Stokes方程的并行谱有限元法求解
  • ISSN号:1001-9081
  • 期刊名称:《计算机应用》
  • 时间:0
  • 分类:TP301.6[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]上海大学计算机工程与科学学院,上海200444, [2]上海大学高性能计算中心,上海200444
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金重大研究计划项目(91330116).
中文摘要:

针对不可压缩Navier-Stokes(N-S)方程求解过程中的有限元法存在计算网格量大、收敛速度慢的缺点,提出了基于面积坐标的三角网格剖分谱有限元法(TSFEM)并进一步给出了利用OpenMP对其并行化的方法。该算法结合谱方法和有限元法思想,选取具有无限光滑特性的指数函数取代传统有限元法中的多项式函数作为基函数,能够有效减少计算网格数量,提高算法的精度和收敛速度;利用面积坐标便于三角形单元计算的特点,选取三角单元作为计算单元,增强了适用性;在顶盖方腔驱动流问题上对该算法进行验证。实验结果表明,TSFEM较传统有限元法(FEM)无论是收敛速度还是计算效率都有了显著提高。

英文摘要:

Due to a large number of computational grids and slow convergence existed in the numerical simulation of Navier-Stokes (N-S) equation, Triangular mesh Spectral Finite Element Method based on area coordinate (TSFEM) was proposed. And further, TSFEM was paralleled with OpenMP. Spectral method was combined with finite element method, and the exponential function with infinite smoothness was selected as the basis function to replace the polynomial function in the traditional finite element method, which can efficiently reduce the amount of computational grids as well as improve the convergence and accuracy of the proposed algorithm. Because area coordinates can facilitate the calculation of triangular units, which were selected as the computing units to enhance the applicability of the algorithm. The lid-driven cavity flow was used to verify the TSFEM. The experimental results show that, compared with the traditional Finite Element Method (FEM), the TSFEM greatly improves the convergence rate and the calculation efficiency.

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期刊信息
  • 《计算机应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:四川省计算机学会中国科学院成都分院
  • 主编:张景中
  • 地址:成都市人民南路四段九号科分院计算所
  • 邮编:610041
  • 邮箱:xzh@joca.cn
  • 电话:028-85224283
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9081
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1307/TP
  • 邮发代号:62-110
  • 获奖情况:
  • 全国优秀科技期刊一等奖,国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵双奖期刊,中文核心期刊,中国科技核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:53679