PREVENTING SPURIOUS ARTIFACTS WITH CONSISTENT INTERPOLATION OF PROPERTIES BETWEEN CELL CENTERS AND VERTICES IN TWO-DIMENSIONAL RECTILINEAR GRIDS
O método de elementos finitos (MEF) tem sido uma ferramenta essencial na dinâmica de estruturas computacional (DEC) tanto quanto o método dos volumes finitos (MVF) tem sido no campo da dinâmica de fluido computacional (DFC). Esses métodos numéricos e muitas outras aplicações científicas (como simulações de processos sedimentares, modelagem de reservatório, terrenos digitais) dependem de malhas onde propriedades situam-se no centro de células (CC) ou sobre os vértices (CV). Para malhas bidimensionais, é bem simples interpolar valores de propriedade de CV para CC mantendo a coerência e continuidade da propriedade local. Entretanto, o oposto não é válido. Aplicando a mesma abordagem de interpolação de propriedades de CC para CV, artefatos espúrios podem surgir por conta da característica topologicamente independente da interpolação. Nesse estudo é discutido como interpolar valores de propriedade de CC para CV para malhas retilíneas bidimensionais e apresentar um algoritmo que produz distribuições de valores de propriedade que são numericamente exatos, localmente coerentes e suaves.
PREVENTING SPURIOUS ARTIFACTS WITH CONSISTENT INTERPOLATION OF PROPERTIES BETWEEN CELL CENTERS AND VERTICES IN TWO-DIMENSIONAL RECTILINEAR GRIDS
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DOI: 10.22533/at.ed.84921180816
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Palavras-chave: Interpolação, Malhas retilíneas, Prevenção de artefatos, Valor de projeção.
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Keywords: Interpolation, Rectilinear grids, Artifact prevention, Value projection.
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Abstract:
The finite element method (FEM) has been an essential tool in computational structural dynamics (CSD) as much as the finite volume method (FVM) has been in the field of computational fluid dynamics (CFD). These numerical methods and many other scientific applications (such as sedimentary process simulations, reservoir modelling, digital terrains) rely on cell-centered (CC) or cell-vertex (CV) meshes. For two-dimensional meshes, it is rather simple to interpolate property values from CV to CC maintaining local property coherence and continuity. However, the opposite is not valid. When applying the same interpolation approach on properties from CC to CV, spurious artifacts may emerge due to the topologically independent characteristic of the interpolation. In this study, we discuss how to interpolate property values from CC to CV for two-dimensional rectilinear grids and present an algorithm which produces property value distributions that are numerically exact, locally coherent and smooth.
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Número de páginas: 24
- Flávio Pereira Nascimento
- Francisco Ismael Pinillos Nieto
- Túlio Ligneul Santos
- Alberto Barbosa Júnior
- Luca Pallozzi Lavorante
- Alexandre Antonio de Oliveira Lopes
