[發明專利]非線性PDE和線性求解器的收斂估計

有效

• 申請號: 201611225309.6
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN107016155B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: K·拉奧;B·佩洛特
• 申請（專利權）人: 達索系統西姆利亞公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉瑜;王英

本發明公開了提供對物理現實世界系統的仿真的計算機實現的方法、計算機系統、以及計算機程序產品。根據實施例的一種方法提供了對物理現實世界系統的仿真，通過首先生成包括所仿真的現實世界系統的離散表示的方程組。接著，現實世界系統被仿真。在仿真系統時，獲得方程組的解的用戶規定容限。然后，在近似無限次迭代內，迭代地求解方程組直至方程組對于給定迭代的解在方程組的解的用戶規定容限內。在該實施例中，將所述方程組在給定迭代內的解確定為在所述用戶規定容限內，是使用了：實驗確定的常數、方程組對于給定迭代的最小特征值的估計、以及方程組對于給定迭代的殘差。

技術領域

本發明的實施例在總體上涉及計算機程序和系統領域，具體地涉及計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工程(CAE)、建模和仿真領域。

背景技術

市場上提供了很多用于零件或零件的組件的設計的系統和程序。這些所謂的CAD系統允許用戶構造和操縱對象或對象的組件的復雜的三維模型。CAD系統因此提供了使用邊或線，在一些情況下使用面來進行諸如現實世界對象的建模對象的表示。線、邊、面或多邊形可以多種方式來表示，例如非均勻有理基樣條(NURBS)。

這些CAD系統管理主要是幾何結構的規格的建模對象的零件或零件的組件。特別地，CAD文件包含規格，根據該規格來生成幾何結構。根據幾何結構，生成表示。規格、幾何結構和表示可以存儲在單個CAD文件或多個CAD文件中。CAD系統包含用于向設計者表示所建模的對象的圖形工具；這些工具專用于顯示復雜的對象。例如，組件可以包含數千零件。

CAD和CAE系統的出現允許對象的寬范圍的表示可能性。一種這樣的表示是有限元分析模型。術語有限元分析模型、有限元模型、有限元網格和網格在本文中可互換使用。有限元模型通常表示CAD模型，并且因此，可以表示一個或多個零件或零件的整個組件。有限元模型是稱為節點的點的系統，這些節點互連而形成柵格，稱為網格。

諸如CAE模型、有限元模型和計算流體動力學模型以及其它的模型可以如下方式進行規劃：模型具有其所表示的一個或多個下層對象的屬性。當例如以這種方式來規劃有限元模型時，其可用于執行其所表示的對象的仿真。例如，有限元模型可以用來表示車輛的內腔、結構周圍的聲學流體以及任意數量的現實世界對象，包括例如諸如斯滕特氏印模(stent)的醫療裝置。當模型表示對象且相應地規劃時，其可用于仿真現實世界對象本身。例如，表示斯滕特氏印模的有限元對象可用于仿真斯滕特氏印模在現實的醫療設置中的使用。

此外，這些仿真能夠用來改善所仿真的現實世界對象的設計。例如，動態系統的模型能夠在仿真中用來識別系統的故障點。進而，能夠利用來自仿真的反饋來改善在仿真中所使用的模型所表示的且最終表示現實世界對象本身的三維CAD模型。雖然存在用于執行模型的仿真以及用于改善下層CAD模型的方法，但是這些現有的方法可受益于改善效率的功能。

發明內容

本發明的實施例涉及仿真且能夠實現在仿真求解器方法中。實施例在多種應用是有用的，包括，為計算流體動力學(CFD)、結構動力學以及其它使用迭代方法來執行仿真的物理仿真方法來估計收斂性。

本發明的實施例提供了提供對物理現實世界系統的仿真的計算機實現的方法。該實施例通過在計算機存儲器內生成方程組而開始，其中方程組包括所仿真的現實世界系統的離散表示。接著，通過與計算機存儲器操作地耦合的處理器來仿真現實世界系統。在仿真系統時，處理器首先獲得方程組的解的用戶規定容限。其次，處理器迭代地求解方程組，直至達到收斂。根據實施例，在近似無限次迭代內當方程組對于給定迭代的解在方程組的解的用戶規定容限內時，達到收斂。在該實施例中，將方程組對于給定迭代的解確定為在用戶規定容限內是基于對下列的使用：實驗確定的常數、方程組對于給定迭代的最小特征值的估計以及方程組對于給定迭代的殘差。根據實施例，求解方程組求解現實世界系統的結構力學、物理或計算流體動力學問題。