comsol中怎么设置动网格?

一、在 COMSOL 中提供了两种变形网格形式可供选择,分别是动网格 (ale) 和变形几何 (dg);这两者的使用方法完全一样,只是适用场景略有不同:

1)当我们希望明确定义材料在域中每点处的应变时,应使用移动网格接口。它特别适用于模拟固体域的形变可以完全确定的情况。体积的变化说明材料被拉伸或压缩,但总质量保持不变。

2)当只需定义域边界处的形状时,可以使用变形几何接口。它最适合模拟流体域。域总体积的变化说明了模型质量的增加或减少。这里以动网格为例来进行介绍,首先我们需要在模型开发器中添加动网格物理场,依次点击物理场 > 添加物理场 > 数学 > 变形网格 > 动网格 > 添加到组件(如下图)。

当动网格物理场的添加到模型开发器之后,就可以设置边界条件了。在这里我们希望几何中的方形区域保持不动,中间的圆形区域在 x 方向做简谐运动,位移表达式可以写为0.3[m]sin(2pi*t[1/s])

在设置边界条件之前,我们需要对几何进行分析,可以看到几何一共包含两部分,中间的圆和外面的方形区域;

首先我们来看圆形区域,圆在x方向做刚体平移运动,位移表达式为0.3[m]sin(2pi*t[1/s]),形状不发生改变。

再来看方形区域,方形的外边界是固定不动的,内部区域在圆左右运动时会被挤压而发生变形。

对几何的运动方式分析完之后,我们再来看动网格的物理场设置。在动网格中一共包含三个域条件和五个边界条件,三个域条件分别是指定变形(用于指定区域整体移动不发生变形,即刚体运动),固定网格(即网格固定不动,即不变形也不移动),自由变形(既可以变形,也可以移动需要与边界条件配合使用)。五个边界条件又可以分为两种,分别是速度边界条件(用于指定边界移动速度),和位移边界条件(用于指定边界的位移)。

结合以上分析,中间的圆形区域是做刚体移动,因此我们将其设置为指定变形,x 方向位移设置为 0.3[m]sin(2pi*t[1/s]),y 方向位移设置为 0,中间的圆形区域的的刚体移动就设置好了(如下图所示)。

接下来我们需要设置方形区域的变形,结合上面的分析,方形区域是会发生变形的,因此我们需要将其设置为自由变形域,初始网格位移设置为 0。

接下来需要结合边界条件来指定方形区域的外边界位移为 0,这里通过指定网格位移边界条件来设置,选中方形区域外边界 x、y 方向网格位移均设置为 0(即这些边界是不动的)。

最后是设置方形区域的内边界随圆一起移动,通过添加指定位移边界条件选中内边界,x 方向位移设置为 0.3[m]sin(2pi*t[1/s]),y 方向设置为 0(这里与圆形区域的位移保持一致),到这里动网格物理场的设置就完成了。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

动网格设置完成之后是不是就可以求解了呢?答案是不行

这里我们还需要做最后一步工作,在求解器中勾选自动重新划分网格,这一步的目的是为了避免在网格因为变形过大引起的网格质量变差或网格反转而导致求解失败

勾选上之后,软件会自动在网格质量变差到一定限度之后暂停求解,重新划分网格之后再继续求解(设置见下图)。

勾选自动重新划分网格之后点击计算就大功告成了,以下是得到的动网格运动过程动画。
原文链接:https://www.zhihu.com/question/323014951/answer/956418014

### 在 COMSOL 中定义动网格的移动规则 在 COMSOL Multiphysics 中,动网格技术通过“变形几何”接口实现。此接口允许用户定义网格节点的移动规则,以适应几何形状的变化或运动部件的模拟。以下是关于如何定义动网格移动规则的专业说明: #### 变形几何接口的基本概念 变形几何接口的核心在于求解一组控制方程,这些方程描述了网格节点如何随时间或空间发生变化。通常情况下,这涉及定义边界条件来控制网格的位移或速度[^1]。 #### 边界条件的设置 为了确保网格正确移动,需要为每个边界指定适当的位移或速度条件。例如: - 如果已知边界的位移,则可以直接指定该位移。 - 如果已知边界的运动速度,则可以指定速度矢量,包括法向速度切向速度[^2]。 #### 示例代码 以下是一个简单的 Python 脚本示例,展示如何在 COMSOL 中定义动网格的移动规则: ```python # 创建模型几何 model = comsol.model() block = model.geometry().create('block', 'Block') cylinder = model.geometry().create('cylinder', 'Cylinder') # 添加变形几何接口 deformation = model.physics().create('def1', 'Deformation') # 设置边界条件 boundary1 = deformation.feature().create('disp1', 'PrescribedDisplacement') boundary1.selection().set([1]) # 假设边界1是移动边界 boundary1.property('dispx', '0') # 指定x方向位移 boundary1.property('dispy', 'sin(2*pi*t)') # 指定y方向位移,随时间变化 boundary2 = deformation.feature().create('vel1', 'PrescribedVelocity') boundary2.selection().set([2]) # 假设边界2是另一个移动边界 boundary2.property('velx', 'cos(2*pi*t)') # 指定x方向速度 boundary2.property('vely', '0') # 指定y方向速度 ``` #### 时间依赖性问题 在时间依赖性问题中,动网格的移动规则通常与时间相关。例如,如果对象的运动轨迹已知,则可以通过解析表达式或表格数据定义其位移或速度。此外,还可以通过相对大小参数调整运动的平滑度[^3]。 #### 网格质量的维护 在定义移动规则时,必须注意避免网格过约束或欠约束的问题。这可能导致网格结构意外变形或失效。因此,建议仔细检查每个边界的位移设置,并确保它们组合在一起时不会产生冲突[^2]。 #### 验证移动规则 为了验证动网格的移动规则是否正确,可以在仿真过程中监控网格质量指标(如雅可比行列式的最小值)。如果发现网格质量下降,则可能需要调整移动规则或重新划分网格。
评论 3
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值