Bentley OpenFlows HAMMER CONNECT Edition 帮助

线性系统方程求解器

共轭梯度法是一种理论上可以在有限步数内收敛到精确解的方法。压力管网方程组的梯度工作方程可以表示为:



其中:





系统矩阵 A 在求解点的结构为:



并且可以看出,拓扑矩阵分量的性质产生了一个总工作矩阵 A,即:

  • 对称
  • 正定
  • Stieltjes 型。

由于对称性,矩阵中要保留的非零元素的数量等于节点数加上链接数。这会产生低密度、高度稀疏的矩阵形式。因此,迭代求解方案优于直接矩阵反演,以避免矩阵填充,这会增加计算量。

由于系统是对称的、正定的,因此可以进行 Cholesky 分解以得到:



其中,L 为下三角,对角线元素为正。进行 Cholesky 分解可以分两步求解系统:





由于性能提升相当显著,因此首选这种方法,其优于较一般的稀疏矩阵求解器,后者实现了传统的高斯消去方法,而不考虑矩阵的对称性。该软件中使用的算法使用一种 Cholesky 方法的变体来求解方程组,该方法经过优化以减少因子分解矩阵的填充,从而最大限度降低存储并减少总体计算工作量。