将高斯散度定理应用于FVM后,有限差分法和有限体积法有什么不同吗?

计算科学 线性代数 pde 有限差分 有限体积
2021-12-26 05:58:36

我对有限差分法(FDM)和有限体积法(FVM)之间的差异有一个基本的问题。

在 FDM 中,我们专注于空间中的节点(点),而在 FVM 中,我们专注于由面包围的体积。如果我在这里错了,请纠正我。

当将高斯散度定理应用于 FVM 的积分方程时,我们不计算整个体积上的变量,而是计算包围体积/单元的面上的变量。因此,我们将计算空间中的点(该点通常位于面部的中点)。我理解在这个过程中失去了保守的性格。

我的问题是,这与有限差分法有何不同,我们也将计算点上的变量。考虑一个交错网格,其中变量的计算点可能正好位于用于 FVM 的面的中点?

如果您使用 FVM 或 FDM 方法,我开始相信代数公式将完全相同。我这样假设是对的吗?

请指出我上述观察中的任何不一致之处。

1个回答

是的,许多方法可以以不同的方式派生。例如,一些多孔介质流动的有限体积方法也可以导出为交错网格有限差分方法,以及使用特定求积规则的混合有限元方法。

考虑到所有人都试图以某种方式逼近基础物理,这也许并不令人惊讶。同时,可能并不总是很明显,例如,人们可能必须如何选择正交规则才能从有限元方法中导出有限差分模板。但是,如果你成功了,这可能会开辟一种新的、有时更简单的方法来分析方法的收敛性,因为你突然可以选择从有限元方法的角度分析有限体积方法,加上扰动使用特定的正交结果。