网格正交性对 FEM 很重要吗?

计算科学 有限元 有限体积
2021-12-20 21:49:43

在研究文献和软件文档中的网格质量指标时,我在有限体积法 (FVM) 上下文中看到了有关网格正交性的讨论,但对有限元法 (FEM) 却没有。例如,对于 FEM,通常讨论和评估的指标是偏度、平滑度和纵横比。

这让我想知道:网格正交性对 FEM 也很重要吗?


编辑:我将通过提出我所指的正交性的定义来澄清我的问题。对于两个四边形元素,例如

在此处输入图像描述

正交角θ是连接元素质心的向量之间的角度d和垂直于连接元素的表面的向量n.

2个回答

是的。有限元误差估计所依据的插值估计中出现的常数包含三角形/四面体的最小和最大角度(或四边形/六面体的类似几何度量)。只要您有等边三角形或正方形四边形,这些常数就最小。

这取决于要解决的问题和元素公式。

您所说的正交性标准可能不如每个元素的形状重要。

例如,在结构力学中,对于不规则(例如自动生成和细化)网格和等参单元,精度的一个重要标准是在节点处相遇的边之间的最大角度。

角度为 89、89 和 2 度的“非常薄”的三角形非常无害(但效率不高,因为它不占用太多面积),但角度为 120、30 和 30 的“看起来很合理”的三角形非常有害比接近等边(或更确切地说是等角)的三角形更糟糕。