选择适合的求解器-ADINA有限元实例分析

ADINA软件提供了两类求解器：直接求解器（Sparse、SKYLINE）和迭代求解器（RP-BCG、RPGMRES和Multi-grid）。在ADINA-AUI中将程序模块选择为AIDNA-CFD，单击菜单Control→Solution Process，在弹出对话框的底部，单击Equation Solver右侧的下三角按钮，可以选择相应的求解器（见图7-19），包括：Sparse（默认求解器）、Multigrid，GMRES，Biconjugate Gradient，AMG（type1），AMG（type2），Explicit。除Explicit（显式）求解器之外，其他求解器均为隐式算法求解器。其中，AMG（type1）和AMG（type2）求解器只能够用于求解FCBI-C单元。因此，本节介绍的求解器中不包含这两个求解器。选择求解器时，建议读者按照下列原则进行：

图7-19 选择求解器

1）对于低雷诺数/低佩克莱特数/低瑞利数的流动问题，或流固耦合中的小位移问题，最好选择迭代求解器，且模型的无量纲化可以增强矩阵的稳定性。需要注意的是：即使在物理上是稳定的，如果模型的单位制不合适，采用迭代求解器将导致迭代计算不收敛。采用迭代求解器时，如果方程数量小于10万，合理的迭代次数一般是几百次；当方程的数量非常大（50万左右）时，迭代计算可能需要上千次。(www.xing528.com)

2）求解线性方程组时，最经常使用的直接求解方法是Gauss消去法（SKYLINE），ADINA软件中没有提供这种求解器，但ADINA-CFD模块中提供了另外一种更有效的稀疏矩阵（Sparse）求解器，它是基于Gauss消去的一种直接求解方法。与传统求解器的矩阵存储方法不同，它可以大大减小存储量和计算时间。Sparse求解器属于直接耦合求解器，可以对代数方程进行求解。对于病态矩阵，计算时将提示模型计算不稳定。如果矩阵中的数据非常差，即使使用直接求解器也无法得到准确解，此时应检查并确认单位是否合适。

3）对于大规模问题，建议读者采用多重网格求解器（Multigrid solver），它要比稀疏矩阵求解器（Sparse solver）更有效。对于中小求解规模问题或直接的FSI问题，建议采用Sparse求解器（默认求解器）。