Tôi mới tham gia vào lĩnh vực CFD. Khi nào nên đi cho lưới có cấu trúc và khi nào nên đi cho cấu trúc? (Vâng, nó phụ thuộc rất nhiều vào hình dạng của vấn đề) Cụ thể hơn, tôi muốn biết sự khác biệt về sức mạnh tính toán cần thiết, độ chính xác đạt được và những nỗ lực liên quan đến cả hai loại lưới. Các nguồn lực tốt để giải thích các lưới có cấu trúc và không cấu trúc trong ngôn ngữ đơn giản nhất là gì?
Câu trả lời:
Tôi hiện đang thực hiện một phương pháp VoF (một phương pháp hình học cho mô phỏng dòng hai pha trên lưới Euler) có nguồn gốc từ lưới có cấu trúc, trên lưới không có cấu trúc, vì vậy đây là những kinh nghiệm của tôi cho đến nay (xin lưu ý rằng những gì tôi đang viết đến từ làm việc với một triển khai cụ thể):
lưới không cấu trúc :
ưu
khuyết điểm
giảm độ chính xác vì một stprint ô nhỏ hơn: bạn chỉ có thể truy cập vào các hàng xóm của một ô (điều này có thể khác nhau đối với việc triển khai lưới khác nhau, nhưng trong trường hợp của tôi là như vậy)
bởi vì một khuôn mẫu nhỏ hơn, việc thực hiện các sơ đồ nội suy bậc cao hơn (WENO, ENO) là rất khó khăn (các vấn đề song song)
xây dựng lại độ dốc cho các trường sắc nét lan truyền theo hướng nghiêng (liên quan đến thông tin đến từ các điểm lân cận ) không đơn giản
lưới cấu trúc
ưu
độ chính xác cao hơn so với lưới không có cấu trúc: bạn có thể truy cập các điểm theo mọi hướng và xây dựng các khuôn tô lớn
sàng lọc lưới dựa trên octree: lưới được biểu diễn bằng cấu trúc dữ liệu octree, vì vậy hình học cấp cao nhất là một hộp
sàng lọc nhanh hơn nhiều so với không cấu trúc (trên lưới không có cấu trúc, lưới hoàn chỉnh được sao chép và thổi phồng)
khuyết điểm
để đối phó với chuyển động tương đối của cơ thể, lưới nhúng chìm phức tạp (lưới chimera) được sử dụng (hầu hết không bảo thủ hàng loạt)
Nếu bạn cần một lưới tuân thủ ranh giới, bạn có thể thực hiện nó cho các ranh giới cong, nhưng sau đó sự rời rạc được chuyển thành hệ tọa độ cong
chủ yếu được sử dụng cho các miền lưu lượng trong hình dạng của các hộp (tuy nhiên, phương pháp tinh chỉnh octree và cắt ô cho phép hình học hoàn toàn phức tạp trong các miền được đóng hộp)
Vì vậy, nếu bạn có một miền được đóng hộp và hình học phức tạp bên trong và bạn yêu cầu độ chính xác cao, hãy sử dụng lưới có cấu trúc.
Mặt khác, nếu hình học của bounary miền của bạn phức tạp (như đúc hợp kim kim loại vào các khuôn phức tạp), hãy sử dụng lưới không có cấu trúc. Ngoài ra, nếu mô phỏng đòi hỏi chuyển động tương đối của cơ thể, lưới không có cấu trúc là lựa chọn, đơn giản vì các thư viện chimera rất khó có được (nghiên cứu dựa trên quân sự).
Một câu hỏi khác là những gì có sẵn cho bạn với chi phí, như: phí giấy phép, thời gian cần thiết để tìm hiểu một thư viện nguồn mở, v.v.
Như bạn đã đề cập, điều này phụ thuộc rất nhiều vào hình dạng của vấn đề liên quan mà còn phụ thuộc vào khung tính toán được sử dụng (ví dụ FEM, FDM hoặc FVM).
Phương pháp khác biệt hữu hạn (FDM) thường bị giới hạn ở các lưới có cấu trúc không yêu cầu cấu trúc dữ liệu đặc biệt để ghi thông tin lưới. Điều đó đang được nói, FDM có thể được mở rộng sang các lưới bán cấu trúc như lưới bốn góc thích ứng hoặc lưới tám phần bằng cách sử dụng các cấu trúc dữ liệu phức tạp hơn. Tuy nhiên, các lưới có cấu trúc đơn giản hơn nhiều để mã hóa và dễ dàng phát triển hơn. Bên cạnh đó, với loại lưới này, phân rã miền và song song hóa thường không đáng kể. Chúng thường phù hợp với các miền đơn giản, nhưng một số phương thức nhất định, chẳng hạn như đường biên chìm hoặc phương thức giao diện được nhúng, đã được phát triển sử dụng loại lưới này cho cả hình học không tầm thường.
Phương pháp khối lượng hữu hạn (FVM) và Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM), mặt khác, thường chung chung hơn và có thể (thống nhất) xử lý các dạng hình học khác nhau. Tuy nhiên, điều này phải trả giá bằng việc sử dụng các cấu trúc dữ liệu phức tạp hơn dẫn đến các thuật toán phức tạp hơn và thời gian phát triển nhiều hơn. Chúng thường khó song song hơn vì lưới bây giờ nên được phân vùng thành các tên miền phụ trước khi chúng được gửi đến các bộ xử lý khác nhau. Điều đó đang được nói, sự tồn tại của các gói phần mềm được viết tốt cho các tác vụ cụ thể (như tiền điều kiện, bộ giải tuyến tính và bộ phân vùng đồ thị) cùng với sự mạnh mẽ và linh hoạt của chúng, khiến chúng trở thành một lựa chọn tuyệt vời để xem xét nếu bạn có hình học không tầm thường.
Cuối cùng, cho dù bạn chọn loại phương pháp nào (và do đó là lưới), có cả phương thức đặt hàng cao (đắt) và thấp (giá rẻ) trong cả ba gia đình khác nhau mà bạn có thể chọn cho vấn đề cụ thể của mình.