2D 轴对称和 3D 解决方案之间是否存在已知的精度问题?

计算科学 边界条件 数值建模 椭圆pde
2021-12-17 12:49:09

在我的完整 3D 解决方案中,我正在解决整个100×200×200网格。内部是通过 Dirichlet 边界条件设置为 -5V 的环形电极,并在 0V 时被 Dirichlet 边界条件包围。

当我以全 3D 解决此设置与以 2D 轴对称形式解决相同设置时,我得到不同的结果。在下图中,可以表示深蓝色,位于两种解决方案的中心。

对于 2D 轴对称设置,左侧、顶部和右侧都具有与 3D 设置相同的 0V Dirichlet 边界,但问题的对称轴所在的底部的 Neumann 边界除外。

下面你可以看到两张图片。在这两个图像中,左侧的对象是 3D 解的“切片”,右侧的对象是 2D 轴对称解的解。第一个图像显示了 2D 轴对称解决方案,而第二个图像具有该解决方案的“镜像”图像,位于其对应物的正下方,以便更容易比较两个解决方案(3D 与 2D 轴对称)。

那么,椭圆 PDE 的 3D 与 2D 轴对称结果的结果之间存在如此显着的差异是否普遍?

3D(左,切片)与 2D 轴对称解决方案 3D(左,切片)与 2D 轴对称解决方案

更新:我要感谢比尔和沃尔夫冈提出的建设性问题。

知道 2D 轴对称和 3D 解决方案应该是相同的,我修改了我的 3D 设置并使用了100×199×199网格代替,与(i,99,99)作为环形电极的轴,并将狄利克雷边界设置为半径为100从所述轴。3D 解决方案现在与我的 2D 轴对称解决方案相匹配。

下面是显示现在匹配解决方案的图像。

匹配 2D 轴对称和 3D 解决方案 匹配 2D 轴对称和 3D 解决方案

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