UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia
EFEITO DA ANISOTROPIA FÍSICA SOBRE O MÉTODO MULTIGRID NA
SOLUÇÃO DA EQUAÇÃO DE ADVECÇÃO-DIFUSÃO 2D
Aluna: Roberta Suero
Orientador: Prof Dr Carlos Henrique Marchi
Co-Orientador : Prof Dr Marcio Augusto Villela Pinto
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Métodos de solução de sistemas de equações
Método Multigrid
relaxa
relaxa
relaxa
relaxa
relaxa
relaxa
relaxa
relaxa
relaxa
restringe
restringe
restringe
restringe
interpola
interpola
interpola
interpola
33x33
17x17
9x9
5x5
3x3
Ciclo V para o método multigrid:
MÉTODO MÉTODO MULTIGRIDMULTIGRID
Transferência de informações entre as malhas.
Tipos de ciclos.
Suavizadores (solvers).
Esquemas de aproximação.
MÉTODO MÉTODO MULTIGRIDMULTIGRID
De acordo com Trottenberg et al. (2001) e Briggs et al. (2000):
Uma simples modificação no algoritmo pode levar a uma redução significativa no tempo computacional.
OBJETIVOOBJETIVO
Avaliar o efeito da anisotropia física sobre o tempo de CPU para diversos parâmetros do método multigrid.
Entende-se por tempo de CPU como sendo o tempo gasto para gerar as malhas, atribuir a estimativa inicial, calcular os coeficientes e resolver o sistema de equações.
A equação de advecção-difusão é dada por:
1,0,2
2
2
2
yxSy
T
x
T
y
Tv
x
Tu
0S
senh
ysenhxsenyxT ,
xsenxT
yTyTxT
1,
0,1,00,
xuvvyuS 22 uvxyyxT , uvxxTuvyyT
yTxT
1,,,1
0,00,
xuvvyuS 22 uvxyyxT , uvxxTuvyyT
yTxT
1,,,1
0,00,
Variável
Constante
Nulo
Condições de Contorno
Solução Analítica
Termo fonte
Campo de velocidades
Detalhes NuméricosDetalhes Numéricos
O método multigrid é empregado com:
Esquema FAS;
Restrição por injeção;
Prolongação por interpolação bilinear;
Razão de engrossamento padrão (dois);
Solver MSI;
Critério de parada baseado na média da norma do erro de iteração.1l
Ciclo V;
RESULTADOSRESULTADOS
Para cada problema mostrado na tabela foram variados: número de iterações internas, número de níveis e número de incógnitas.
Velocidades nulas (Equação de Laplace);
Velocidades constantes;
Velocidades variáveis.
Número de iterações internas Número de iterações internas ITIITI
NÚMERO DE NÍVEISNÚMERO DE NÍVEISLL
NÚMERO DE INCÓGNITASNÚMERO DE INCÓGNITASNN
A inclinação p de cada curva da figura, obtida por ajuste geométrico de mínimos quadrados, considerando:
pCPU cNt
Problema SG-Eliminação de Gauss
SG-MSI MG-MSI
Velocidades nulas 3,06 1,93 1,07
Velocidades constantes
3,06 1,93 1,08
Velocidades variáveis
3,06 1,90 1,10
ANISOTROPIA DOS ANISOTROPIA DOS COEFICIENTESCOEFICIENTES
Quando se tem velocidades constantes e variáveis, foram calculadas as razões entre os coeficientes, sendo que:
Foram calculadas todas as possíveis razões entre os coeficientes;
Para cada malha em estudo, foram tomados os valores máximo e mínimo desta razão.
VELOCIDADES CONSTANTESVELOCIDADES CONSTANTES
VELOCIDADES VARIÁVEISVELOCIDADES VARIÁVEIS
CONCLUSÃOCONCLUSÃOA anisotropia física influencia pouco o
número ótimo de iterações internas:
Para velocidades nulas, ITI = 4;Para velocidades constantes e
variáveis, ITI = 3.
A anisotropia física não influencia o número ótimo de malhas, ;2 máximoótimo LL
A ordem p do solver MSI com o método multigrid fica próxima da unidade;
Para velocidades constantes e variáveis, quanto maior o número de nós da malha, mais isotrópico fica o problema.
A anisotropia física influencia muito pouco tempo de CPU do método multigrid e singlegrid;
AGRADECIMENTOSAGRADECIMENTOS
Prof. Dr. Carlos Henrique Marchi;
Prof. Dr. Marcio Augusto Villela Pinto;
PPGMNE;
CAPES;
LENA.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia
EFEITO DA ANISOTROPIA FÍSICA SOBRE O MÉTODO MULTIGRID NA
SOLUÇÃO DA EQUAÇÃO DE ADVECÇÃO-DIFUSÃO 2D
Aluna: Roberta Suero
Orientador: Prof Dr Carlos Henrique Marchi
Co-Orientador : Prof Dr Marcio Augusto Villela Pinto