瞬态热传导问题的无网格法快速求解算法研究

• 作者: 张小华 张平
• 来源期刊: 应用力学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 无网格方法 计算效率 瞬态热传导 多边形节点影响域 质量集中
• 年，卷（期）: 2013,（2）
• 页码范围: 262-267
• 分类号: TK124
• 语种: 中文
• DOI: 10.11776/cjam.30.02.D014

摘要

为了提高基于Galerkin弱积分形式的无网格方法求解瞬态热传导问题的计算效率,提出了两种方案:第一种方案在空间离散上采用基于任意凸多边形节点影响域的无网格形函数,并通过选取适当的节点影响半径因子,使背景网格内的积分点仅对该背景网格内的无网格节点有贡献,从而避免了节点搜索问题,减少了系统刚度矩阵的带宽,且当节点影响半径因子为1.01时,无网格方法的形函数近似具有插值特性;第二种方案在求解线性方程组时,引入质量矩阵集中技术,从而避免了系统方程组的求解.二维矩形区域、二维圆形区域的瞬态热传导数值算例结果表明:在保证计算精度的同时,采用任意多边形节点影响域的无网格方法比传统无网格方法的计算时间至少节省44.09%,采用质量矩阵集中技术的无网格方法比传统无网格方法的计算时间至少节省76.15%,且当节点影响半径因子为1.01时,其本质边界条件的施加和有限元方法一样简单;由于采用质量矩阵集中技术的无网格方法比采用任意多边形节点影响域的无网格方法精度较低,因此如仅从计算效率考虑,对精度要求不是很高(误差在5%以内),建议采用质量矩阵集中技术,如同时考虑计算精度和效率,建议采用多边形节点影响域的技术.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张小华	三峡大学理学院	9	9	2.0	2.0
2	张平	三峡大学理学院	35	228	9.0	14.0