微分形式与二阶有限体积法之间的联系

计算科学 流体动力学 有限体积
2021-12-09 06:31:45

今天读到微分形式的理论,给我留下了深刻的印象,它让我想起了二阶有限体积法 (FVM)。

我正在努力弄清楚这种想法是微不足道的,还是有一些更深层次的联系。

好吧,微分形式有助于概括一些深深植根于二阶 FVM 的概念,例如通过表面的流体通量,我们都是关于 FVM 中的通量。那么(斯托克斯的)积分定理是微分形式理论的核心对象之一。证明涉及在流形上集成微分形式 - 出现单纯形(三角形、四面体等)的地方。歧管实际上以与我们使用直边单元表示流体通过的平滑形状相同的方式进行镶嵌。

这些只是一些类似的事情。事实上,阅读微分形式让我无法停止思考 FVM。

二阶有限体积法真的代表微分形式理论的计算表现吗?

2个回答

一种考虑差速器的方法k-form 是“在 a 上可积的东西k维流形”。最熟悉的例子是体积形式dx01x2dx,但也是x2,其中一个0-形式。

Stokes 定理概括了您从向量微积分中熟悉的许多恒等式,例如散度定理。这些恒等式应用于积分守恒定律,以计算有限体积方法中跨边界的通量,因此,正如您所怀疑的,应该能够以微分形式编写所有内容。

微分几何技术用于有限元(-体积)方法的制定/理解。

这里这里