সীমাবদ্ধ-পার্থক্য এবং সসীম-উপাদানগুলির মধ্যে চয়ন করার মানদণ্ডগুলি কী


46

খুব সীমাবদ্ধ গ্রিডে সীমাবদ্ধ-উপাদানগুলির একটি বিশেষ ক্ষেত্রে হিসাবে সীমাবদ্ধ-পার্থক্যের কথা চিন্তা করতে আমি অভ্যস্ত। সুতরাং কীভাবে সংখ্যাসূচক পদ্ধতি হিসাবে সসীম পার্থক্য পদ্ধতি (এফডিএম) এবং সসীম এলিমেন্ট পদ্ধতি (এফএম) এর মধ্যে কীভাবে চয়ন করবেন তার শর্তগুলি কী?

ফাইনাইট ডিফারেন্স মেথড (এফডিএম) এর পক্ষে, কেউ গণনা করতে পারে যে তারা ফিনিট এলিমেন্ট মেথড (এফইএম) এর চেয়ে ধারণাগতভাবে সহজ এবং বাস্তবায়নের পক্ষে সহজ। এফইএমের খুব নমনীয় হওয়ার সুবিধা রয়েছে, যেমন গ্রিডগুলি খুব অ-ইউনিফর্ম হতে পারে এবং ডোমেনগুলিতে স্বেচ্ছাসেবী আকার থাকতে পারে।

আমি জানি যেখানে এফডিএম যেখানে এফইএম এর চেয়ে উচ্চতর পরিণত হয়েছে তা হ'ল সেলিয়া, বুলাউটাস, জর্বাতে , যেখানে সময় ডেরিভেটিভের আলাদা বিবেচনার মাধ্যমে এফডি পদ্ধতির কারণে সুবিধাটি পাওয়া যায়, যা সীমাবদ্ধ উপাদান পদ্ধতির জন্য স্থির করা যেতে পারে the ।

উত্তর:


44

স্থানীয় পুনর্গঠন এবং চতুর্ভুজগুলির কিছু পছন্দ সহ পেট্রোভ-গ্যালারকিন সসীম উপাদানগুলির পদ্ধতি হিসাবে সুনির্দিষ্ট সীমাবদ্ধ পার্থক্য পদ্ধতি রচনা করা সম্ভব এবং বেশিরভাগ সীমাবদ্ধ উপাদান পদ্ধতিও বীজগণিতের সাথে কিছু সীমাবদ্ধ পার্থক্য পদ্ধতির সমতুল্য দেখানো যেতে পারে। সুতরাং, আমরা কোন বিশ্লেষণ কাঠামোটি ব্যবহার করতে চাই, কোন পরিভাষাটি আমরা পছন্দ করি, এক্সটেনসিবিলিটির জন্য কোন সিস্টেমটি আমরা পছন্দ করি এবং কীভাবে আমরা সফ্টওয়্যার গঠন করতে চাই তার উপর ভিত্তি করে আমাদের একটি পদ্ধতি বেছে নেওয়া উচিত। নিম্নলিখিত সাধারণীকরণগুলি ব্যবহারিক ব্যবহারের বিরাট সংখ্যাগরিষ্ঠের ক্ষেত্রে সত্য, তবে অনেকগুলি পয়েন্ট অবরুদ্ধ করা যেতে পারে।

সীমাবদ্ধ পার্থক্য

পেশাদাররা

  • দক্ষ চতুর্ভুজমুক্ত বাস্তবায়ন
  • কিছু অনুমানের জন্য অনুপাতের অনুপাতের স্বাধীনতা এবং স্থানীয় সংরক্ষণ (উদাহরণস্বরূপ সংকোচনের প্রবাহের জন্য ম্যাক)
  • পরিবহনের জন্য শক্তিশালী ননলাইন পদ্ধতি (যেমন ENO / WENO)
  • কিছু সমস্যার জন্য এম-ম্যাট্রিক্স
  • কিছু সমস্যার জন্য পৃথক সর্বোচ্চ নীতি (যেমন মাইমেটিক সসীম পার্থক্য)
  • তির্যক (সাধারণত পরিচয়) ভর ম্যাট্রিক্স
  • সস্তা নোডাল অবশিষ্টাংশের পারফরম্যান্ট ননলাইনার মাল্টিগ্রিড (এফএএস)
  • ঘর-ভিত্তিক ভানকা স্মুথারগুলি অবিস্মরণীয় প্রবাহের জন্য দক্ষ ম্যাট্রিক্স-মুক্ত স্মুথার দেয়

কনস

  • "পদার্থবিজ্ঞান" বাস্তবায়ন আরও কঠিন
  • অচল গ্রিড কখনও কখনও বেশ প্রযুক্তিগত হয়
  • কাঠামোগত গ্রিডে দ্বিতীয় অর্ডারের চেয়ে উচ্চতর কঠিন
  • গ্যালারকিন অরথোগোনালিটি নেই, সুতরাং অভিযোজন প্রমাণ করা আরও কঠিন হতে পারে
  • গ্যালারকিন পদ্ধতি নয়, তাই বিবেচনা এবং বিধানগুলি কমবে না (অনুকূলিতকরণ এবং বিপরীত সমস্যার সাথে প্রাসঙ্গিক)
  • স্ব-স্থগিতকরণের ধারাবাহিক সমস্যাগুলি প্রায়শই অ-সিমমেট্রিক ম্যাট্রিক্স দেয়
  • সমাধান কেবলমাত্র পয়েন্টওয়াইস হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, সুতরাং স্বেচ্ছাসেবী স্থানে পুনর্গঠন স্বতন্ত্রভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় না
  • সীমানা শর্তগুলি কার্যকর করতে জটিল হতে থাকে
  • বিচ্ছিন্ন সহগগুলি সাধারণত পদ্ধতিগুলি প্রথম ক্রম করে তোলে
  • পদার্থবিদ্যায় "ক্রস শর্তাদি" অন্তর্ভুক্ত থাকলে স্টেনসিল বৃদ্ধি পায়

সীমাবদ্ধ উপাদান

পেশাদাররা

  • গ্যালারকিন অরথোগোনালিটি (জবরদস্তির সমস্যার জন্য পৃথক সমাধান স্থানের সেরা সমাধানের ধ্রুবকের মধ্যে রয়েছে)
  • সাধারণ জ্যামিতিক নমনীয়তা
  • বিচ্ছিন্ন গ্যালারকিন স্ট্রাকচারাল গ্রিডগুলিতে মজবুত ট্রান্সপোর্ট অ্যালগরিদম, স্বেচ্ছাসেবী অর্ডার সরবরাহ করে
  • এল- stability স্থিতিশীলতার গ্যারান্টিযুক্ত সেলওয়্যার এনট্রপি অসমতার জাল, মাত্রা, যথাযথতার ক্রম এবং বিচ্ছিন্ন সমাধানগুলির উপস্থিতি, অরৈখিক সীমাবদ্ধতার প্রয়োজন ছাড়াই স্বাধীন holdsL2
  • সীমানা শর্ত বাস্তবায়নের সহজ
  • পরীক্ষার স্থান চয়ন করে সংরক্ষণ বিবৃতি চয়ন করতে পারেন
  • বিচক্ষণতা এবং সমন্বয় যাত্রা (গ্যালারকিন পদ্ধতির জন্য)
  • কার্যকরী বিশ্লেষণে মার্জিত ফাউন্ডেশন
  • উচ্চ ক্রমে, স্থানীয় কার্নেলগুলি এফডির সাথে অনুপস্থিত টেনসর পণ্য কাঠামোটি কাজে লাগাতে পারে
  • লোবাট্টো চতুর্ভুজ শক্তি-সংরক্ষণের পদ্ধতিগুলি তৈরি করতে পারে (একটি যুগোপযোগী সময়ের সংহত হিসাবে ধরে নেওয়া)
  • আপনি যতক্ষণ না সীমানায় সারিবদ্ধ করতে পারবেন ততক্ষণ বিচ্ছিন্ন সহগগুলির সাথে উচ্চ ক্রমের যথার্থতা
  • উপাদানগুলির অভ্যন্তরে বিচ্ছিন্ন সহগগুলি এক্সএফএম এর সাথে সংযুক্ত করা যায়
  • একাধিক ইনফ-সাপ শর্তাদি পরিচালনা করতে সহজ

কনস

  • অনেক উপাদান উচ্চ অনুপাত অনুপাত এ সমস্যা আছে
  • অবিচ্ছিন্ন এফইএম পরিবহনে সমস্যা রয়েছে (এসইউপিজি বিচ্ছিন্ন এবং দোলক)
  • ডিজিজের সাধারণত একই নির্ভুলতার জন্য আরও বেশি ডিগ্রি থাকে (যদিও এইচডিজি অনেক ভাল)
  • অবিচ্ছিন্ন এফইএম সস্তা নোডাল সমস্যা সরবরাহ করে না, তাই ননলাইনার স্মুথারগুলির মধ্যে খুব বেশি দরিদ্র স্থিরত্ব রয়েছে
  • একত্রিত ম্যাট্রিক্সে সাধারণত আরও ননজারো
  • সামঞ্জস্যপূর্ণ ভর ম্যাট্রিক্স (কিছু দুর্দান্ত বৈশিষ্ট্য, তবে পুরো বিপরীত রয়েছে, সুতরাং প্রতিটি ধাপে অন্তর্নিহিত সমাধান প্রয়োজন) এবং লম্পড ভর ম্যাট্রিক্সের মধ্যে নির্বাচন করতে হবে।

3
এটি একটি দুর্দান্ত সাধারণীকরণ, যদিও প্রায় প্রতিটি পয়েন্টের জন্য পাল্টা উদাহরণ রয়েছে।
ডেভিড কেচসন

ভাল কথা, আমি সেই প্রভাবটিতে একটি ভূমিকা যুক্ত করেছি।
জেদ ব্রাউন

3
আমি সংক্ষিপ্ত বিবরণ এইচডিজি জানতাম না। যে কারও সম্পর্কে এটি ভাবছেন, এর অর্থ দাঁড়ায় "হাইব্রিডাইজেবল ডিসকন্টিনিয়াস গ্যালারকিন"।
আকিদ

21

অর্থবহ উত্তরের জন্য এই প্রশ্নটি খুব বিস্তৃত হতে পারে। উত্তর দেওয়ার বেশিরভাগ লোকেরা কেবলমাত্র ব্যবহৃত FD এবং FE বিবেচনার কিছু উপসেটের সাথেই পরিচিত। নোট করুন যে উভয়ই এফডি এবং ফে

  • উপর প্রয়োগ করা যেতে পারে কাঠামোবদ্ধ বা আনস্ট্রাকচারড গ্রিডের (দেখুন এই কাগজ একটি আনস্ট্রাকচারড গ্রিড উপর একটি এফডি পদ্ধতির শুধু একটি উদাহরণ জন্য)
  • যথাযথভাবে উচ্চতর ক্রমকে বাড়ানো যেতে পারে (বহু উপায়ে!)
  • স্থান এবং / অথবা সময়ে , সম্ভবত সংমিশ্রণে বিবেচনা করতে ব্যবহৃত হতে পারে
  • পারেন ব্যবহার স্থানীয় বা বৈশ্বিক ভিত্তিতে ফাংশন (উভয় এফডি এবং ফাঃ ধরনের ভুতুড়ে পদ্ধতি আধুনিক নেতৃত্ব)
  • অবিচ্ছিন্ন বা বিচ্ছিন্ন ফাংশন স্পেসের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা যেতে পারে
  • স্থানিকভাবে সুস্পষ্ট বা অন্তর্নিহিত হতে পারে
  • সাময়িকভাবে সুস্পষ্ট বা অন্তর্নিহিত হতে পারে

আপনি ধারণা পেতে। অবশ্যই, একটি নির্দিষ্ট শৃঙ্খলে, লোকেরা সাধারণত প্রয়োগ এবং ব্যবহার করে এমন FD এবং FE পদ্ধতিগুলির খুব আলাদা বৈশিষ্ট্য থাকতে পারে। তবে সাধারণত দুটি বিবেচনার পদ্ধতির কোনও সহজাত সীমাবদ্ধতার কারণে এটি হয় না।

উচ্চতর আদেশের এফডি স্কিমগুলি সম্পর্কিত: উচ্চ আদেশের এফডি স্কিমগুলির সহগগুলি যে কোনও আদেশের জন্য স্বয়ংক্রিয়ভাবে উত্পন্ন হতে পারে; উদাহরণস্বরূপ লেভেকের বইটি দেখুন । বর্ণালী সংঘবদ্ধকরণ পদ্ধতি, যা এফডি পদ্ধতি, জাল ব্যবধানের যে কোনও শক্তির চেয়ে দ্রুত রূপান্তরিত করবে; উদাহরণস্বরূপ ট্র্যাফেনের বইটি দেখুন ।


মজাদার. আপনার কাছে ইচ্ছামত উচ্চ আদেশের এফডি স্কিম সম্পর্কে কিছু কাগজপত্র রয়েছে? আমি ভেবেছিলাম যে প্রতিটি অর্ডারের জন্য ম্যানুয়ালি কিছু উচ্চতর অর্ডার স্টেনসিল তৈরি করতে হবে।
Ondřej Čertík

আপনার প্রশ্নের উত্তর দিতে আমি উপরে আরও বিশদ যুক্ত করেছি।
ডেভিড কেচসন

10

সীমাবদ্ধ উপাদানগুলির সুবিধা (এফই):

  • বৈকল্পিক পদ্ধতি (উদাঃ শ্রোডেঙ্গার সমীকরণের জন্য বর্ধমান "পি" দিয়ে সর্বদা শক্তি হ্রাস হয়, যা এফডির ক্ষেত্রে সত্য নয়)
  • উচ্চ আদেশে সঠিক (পি = 50 আরও)
  • একবার কার্যকর হয়ে গেলে, "পি" এবং "এইচ" উভয়ই নিয়মিত পদ্ধতিতে রূপান্তর করা সহজ (প্রতিটি আদেশের জন্য বিশেষ এফডি স্কিম থাকার বিপরীতে)

সীমাবদ্ধ পার্থক্য (এফডি) এর সুবিধা:

  • নিম্ন আদেশের জন্য কার্যকর করা সহজ
  • কম নির্ভুলতার জন্য সম্ভবত FE এর চেয়ে দ্রুত

কখনও কখনও লোকে "সসীম পার্থক্য" বলতে ওডির জন্য ইন্টিগ্রেটারকে রানেজ-কত্তা বা অ্যাডামস পদ্ধতির মতো বোঝায়। সেক্ষেত্রে এফডির আরও একটি সুবিধা রয়েছে:

  • ননলাইনার ওডিইগুলি সরাসরি সমাধান করা সম্ভব

এফইতে নিউটন পদ্ধতির মতো কিছু ননলাইনার পুনরাবৃত্তি প্রয়োজন।


10

বেশ কয়েকটি সুন্দর জবাব ইতিমধ্যে সীমাবদ্ধ উপাদান পদ্ধতিগুলি নমনীয় এবং শক্তিশালী বলে প্রমাণ করেছে, এখানে আমি সোব্লেভ স্পেস এবং ডিফারেনশিয়াল জ্যামিতির দৃষ্টিকোণ থেকে এফইএম এর আরও একটি সুবিধা দেব, যে শারীরিক ধারাবাহিকতা শর্তটি উত্তরাধিকার সূত্রে সীমাবদ্ধ উপাদান স্থানের সম্ভাবনা সোবোলেভ ফাঁকা জায়গাগুলি যেখানে আসল সমাধান রয়েছে।

উদাহরণস্বরূপ, রবিয়ার্ট-টমাস বিমানের স্থিতিস্থাপকতার জন্য উপাদান উপাদান এবং প্রসারণের জন্য মিশ্র পদ্ধতি; গণনা তড়িৎ চৌম্বকীয় জন্য N fordélec প্রান্ত উপাদান।

সাধারণত একটি PDE এর সমাধান, যা "এনার্জি in ইন্টারেগ্রেবল" স্পেসে থাকা একটি ডিফারেনশিয়াল ফর্ম: ome যেখানে হ'ল বহিরাগত ডেরাইভেটিভ, এবং আমরা এই স্থানটির চারপাশে ডি র্যাম কোহোমোলজি তৈরি করতে পারি যেখানে , যার অর্থ আমরা 3 ডি স্পেসে নীচের মতো একটি নির্দিষ্ট ডি রাহাম ক্রম তৈরি করতে পারি:kL2

HΛk={ωΛk:ωL2(Λk),dωL2(Λk)}
d

R3idH(grad,Ω)H(curl,Ω)×H(div,Ω)L2(Ω)

অপারেটরের পরিসীমা হ'ল পরবর্তী অপারেটরের নাল স্পেস, এবং এ সম্পর্কে অনেকগুলি দুর্দান্ত বৈশিষ্ট্য রয়েছে, আমরা যদি এই ডি রাহামের যথাযথ ক্রমটি অর্জন করতে একটি সীমাবদ্ধ উপাদান স্থান তৈরি করতে পারি, তবে এই সীমাবদ্ধ উপাদান স্থানের উপর ভিত্তি করে গ্যালারকিন পদ্ধতিটি হবে স্থিতিশীল হতে হবে এবং আসল সমাধানে রূপান্তরিত হবে। এবং আমরা কেবলমাত্র ডি রাহাম ক্রম থেকে আবর্তন ডায়াগ্রামের সাহায্যে ইন্টারপোলেশন অপারেটরের স্থায়িত্ব এবং আনুমানিক সম্পত্তি পেতে পারি, এবং আমরা এই ক্রমের উপর ভিত্তি করে একটি পোস্টেরিওরি ত্রুটি অনুমান এবং অভিযোজিত জাল পরিশোধন পদ্ধতি তৈরি করতে পারি।

এ সম্পর্কে আরও দয়া করে অ্যাক্টা নুমেরিকাতে ডগলাস আর্নল্ডের নিবন্ধটি দেখুন: " সীমাবদ্ধ উপাদান বহিরাগত ক্যালকুলাস, হোমোলজিকাল কৌশল এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলি " এবং একটি স্লাইড সংক্ষেপে ধারণাটি প্রবর্তন করছে


1
তথাকথিত মিমিটিক এফডি পদ্ধতি ব্যবহার করে কমবেশি একই জিনিস অর্জন করা যায়।
ডেভিড কেচসন

@ ডেভিডক্যাচসন হাই, ডেভিড, জেনে রাখা ভাল, অনুমান করুন আমার এফডি সম্পর্কে জ্ঞান বছরের পর বছর আপডেট হয়নি এবং এখন কিছুটা পুরাকীর্তির মতো অনুভব করছে।
শুহাও Cao

7

স্থানিক এবং টেম্পোরাল স্কিমগুলির মধ্যে পার্থক্য করা গুরুত্বপূর্ণ।

সীমাবদ্ধ উপাদানগুলি প্রায়শই সাময়িক পদগুলিকে সংহত করার জন্য সীমাবদ্ধ পার্থক্য ব্যবহার করে (উদাহরণস্বরূপ সুস্পষ্ট এলিউর, অন্তর্নিহিত, ক্র্যাঙ্ক-নিকোলসন, বা ক্ষুদ্র বিস্তারের জন্য রুঙ্গা কত্ত) এবং স্থানিক বিবেচনার জন্য সীমাবদ্ধ উপাদান elements

সীমাবদ্ধ উপাদানগুলি অনিয়মিত জঞ্জালগুলিতে নিজেকে সুন্দরভাবে ধার দেয়। এগুলি বৈকল্পিক নীতিগুলির উপর ভিত্তি করে তৈরি করা যেতে পারে তবে তারা সাধারণত ভারী অবশিষ্টাংশের পদ্ধতি ব্যবহার করে সাধারণীকরণ করা হয়। উপাদানগুলির বিভিন্ন গ্রন্থাগারগুলি বিকাশ করা সহজ যা বিভিন্ন বহুপদী অর্ডার ব্যবহার করে এবং ল্যাঞ্জরেঞ্জ গুণকগুলি ব্যবহার করে জটিলতার মতো প্রতিবন্ধকতা প্রয়োগ করে।

উভয় সূত্রই শেষের উপায়: সমীকরণ এবং লিনিয়ার বীজগণিত ব্যবস্থার ক্ষেত্রে একটি পৃথক সমীকরণ প্রকাশ করে।

অন্য পদ্ধতির গতি সম্পর্কে বিবৃতিগুলি অ্যালগরিদম বর্ণনা করে যোগ্য হতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, যান্ত্রিক সমস্যাগুলিকে হাইপারবোলিক ডায়নামিক্স সমস্যা হিসাবে নিক্ষেপ করা কিছু ক্ষেত্রে দ্রুত ফলাফল দিতে পারে, কারণ তারা ম্যাট্রিক্সের পচনকে গুণ এবং সংযোজন সহ প্রতিস্থাপন করে।

আমি স্বীকার করব যে আমি সীমাবদ্ধ পার্থক্যের চেয়ে সীমাবদ্ধ উপাদান পদ্ধতি সম্পর্কে আরও বেশি কিছু জানি। এফইএম বাণিজ্যিক প্যাকেজগুলিতে উপলভ্য এবং শক্ত মেকানিক্স এবং তাপ স্থানান্তর সমস্যার সমাধান করতে শিল্প এবং একাডেমিয়ায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। আমি বিশ্বাস করি যে সীমাবদ্ধ পার্থক্য বা সীমাবদ্ধ পরিমাণের পদ্ধতির গণনা তরল গতিতে ব্যবহৃত হয়।


1
প্রচুর লোকেরা এফইএম এর সাথে সিএফডি করছে। :)
বিল বার্থ

1
একমত। আমি স্বীকার করব যে এখন প্রতিটি প্রযুক্তির বিস্তার সম্পর্কে আমার কোনও অনুভূতি নেই। আমি আমার মতামতকে খুব ছোট একটি নমুনার উপর ভিত্তি করে করছি: বন্ধুরা যারা শিল্পে সিএফডি কাজ করে। তারা বেশিরভাগ অংশের জন্য এফডি ব্যবহার করছে।
duffymo
আমাদের সাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেছেন যে আপনি আমাদের কুকি নীতি এবং গোপনীয়তা নীতিটি পড়েছেন এবং বুঝতে পেরেছেন ।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.