安德森加速

安德森加速法(也称为拟牛顿逆向最小二乘法)是强耦合 FSI 应用的求解稳定方法。此方法可以加速收敛并提高求解的稳定性。

安德森加速法用于针对流体边界与位移的函数求解固定点问题。固定点问题求解可由以下公式给出:
1. EQUATION_DISPLAY
g(x)=x
(4634)
其中 g 是一个定点运算符,表示执行与流体和固体子域关联的求解器。
Eqn. (4634) 可以写为:
2. EQUATION_DISPLAY
f(x)=g(x)x=0
(4635)
使用一阶泰勒展开,Eqn. (4635) 可以编写为:
f(x+Δx)f(x)+J(x)Δx
(4636)
其中, J(x) 为雅可比。雅可比是 f(x) 函数的导数的平方矩阵。每个牛顿迭代 k 处的牛顿步 Δxk 由以下公式确定:
Δxk=J(xk)1f(xk)
(4637)
xk+1=xk+Δxk
(4638)

雅可比不可直接用于分区耦合 FSI。因此,在准牛顿方法中,雅克比 Jk=J(xk) 使用增量历史进行近似计算:

3. EQUATION_DISPLAY
Xk=[Δxkm,...,Δxk1]n×m
(4639)
4. EQUATION_DISPLAY
Fk=[Δfkm,...,Δfk1]n×m
(4640)

其中, Xk 包含固定点位移的增量, Fk 包含固定点残差的增量。 m 对应增量数, n 为润湿交界面的未知量数。

受多割线条件限制:
Jk1Fk=Xk
(4641)
安德森加速通过对以下公式求极小值约值逆雅可比 Jk1
Jk1Jkm1F
(4642)
其中 Jkm1=I