如何選擇一個合適的網格來進行網格收斂研究

一、幾何單元的類型
目前有四種不同的三維單元類型:四面體、六面體、棱柱,以及金字塔形:可以任意組合這四種單元來對任何三維模型進行網格剖分。
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二、不同幾何單元適用範圍
1、四面體單元
四面體單元是 COMSOL 中大部分物理場的缺省單元類型。四面體也稱簡化網格,簡言之,它是指任何三維體都可以利用四面體進行網格剖分,而不論其形狀或是拓撲如何。它們也是唯一一種可用於自適應網格細化的單元類型。因此,四面體通常是您的第一選擇。
2、六面體、棱柱和金字塔形
僅用於確實需要時。首先應注意的是,這些單元並非總能剖分具體幾何。根據剖分算法,用戶通常需要進行更多的輸入來創建這類網格,因此您應該首先問一下自己是否需要這麼操作,之後再進行操作。金字塔形僅用於需要在六面體和四面體網格之間創建一個過渡區域時。

在 COMSOL 中使用六面體和棱柱單元的主要原因是,它們可以極大地降低網格中的單元數。這些單元可能有極高的縱橫比(最長邊對最短邊的比例),而用於創建四面體網格的算法則會盡量保持縱橫比趨於統一。當您知道解在特定方向上會逐漸變化,或者您對這些區域中的精確解並不感興趣,因爲您知道感興趣的結果在模型的其他位置時,使用具有高縱橫比的六面體和棱柱單元將較爲合理。

三、經驗
上述評論僅適用於線性靜態有限元問題。非線性靜態問題、時域或頻率現象中應使用不同的網格剖分技術。

開始剖分線性靜態問題時,應記住以下一些事項:

如果可能,請使用四面體網格; 它們對用戶交互的要求最低,並支持自適應網格細化
如果知道解在一個或多個方向上變化緩慢,則應在這些區域使用帶有較高縱橫比的六面體或棱柱網格
如果幾何包括薄層材料,應使用六面體或棱柱,或考慮使用邊界條件來代替
始終執行網格細化研究,並在細化網格時隨時監控內存要求以及解的收斂

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