为地下流动选择有限元离散化

计算科学 有限元
2021-12-11 15:30:02

在选择正确的 FE 离散化时是否有可遵循的指导方针。具体来说,对于地下流动模型,如达西方程(单相和多相)、理查德方程等。

我知道流体力学界最重要的问题之一是局部质量守恒问题,标准的经典 Galerkin 方法不能满足这个问题。也就是说,有很多可用的离散化方法(例如,DG、RT0、P2/(P1-P0)、最小二乘 FEM 等)。在决定使用有限元公式解决我的问题时应考虑哪些因素?(假设它们与控制方程兼容)

我想到了这些:

1) 用户实现——可能是最明显的一个。在您的特定应用程序中实施起来有多容易?当一个人可以使用另一种更易于使用的配方来实现相同的解决方案时,为什么还要花费数周或数月的时间来尝试实施某种配方?

2)数值精度——每种方法的数学收敛速度是多少?这对于没有可比较的分析解决方案的问题可能很重要。

3) 问题大小——即每个公式最终有多少自由度?如果一个人无法访问超级计算机,这可能会导致在笔记本电脑或 PC 上运行时出现内存问题

4) 求解器/预调节器 - 某些公式(即经典混合公式)导致鞍点结构并使标准迭代求解器/预调节器无用。

5) 并行性能——它们如何跨多个处理内核扩展?我认为这将是在组装过程中特别要考虑的一个因素,因为像 DG 这样的某些公式是完全本地的,而节点的自由度可能由多个处理器共享,因此会产生通信开销。还是这更像是用户/软件实施问题?

这就是我现在能想到的所有主要内容。是否需要考虑以上任何有效点?和/或还有其他我错过的重要因素吗?

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