如何选择一个合适的网格来进行网格收敛研究

一、几何单元的类型
目前有四种不同的三维单元类型:四面体、六面体、棱柱,以及金字塔形:可以任意组合这四种单元来对任何三维模型进行网格剖分。
在这里插入图片描述
二、不同几何单元适用范围
1、四面体单元
四面体单元是 COMSOL 中大部分物理场的缺省单元类型。四面体也称简化网格,简言之,它是指任何三维体都可以利用四面体进行网格剖分,而不论其形状或是拓扑如何。它们也是唯一一种可用于自适应网格细化的单元类型。因此,四面体通常是您的第一选择。
2、六面体、棱柱和金字塔形
仅用于确实需要时。首先应注意的是,这些单元并非总能剖分具体几何。根据剖分算法,用户通常需要进行更多的输入来创建这类网格,因此您应该首先问一下自己是否需要这么操作,之后再进行操作。金字塔形仅用于需要在六面体和四面体网格之间创建一个过渡区域时。

在 COMSOL 中使用六面体和棱柱单元的主要原因是,它们可以极大地降低网格中的单元数。这些单元可能有极高的纵横比(最长边对最短边的比例),而用于创建四面体网格的算法则会尽量保持纵横比趋于统一。当您知道解在特定方向上会逐渐变化,或者您对这些区域中的精确解并不感兴趣,因为您知道感兴趣的结果在模型的其他位置时,使用具有高纵横比的六面体和棱柱单元将较为合理。

三、经验
上述评论仅适用于线性静态有限元问题。非线性静态问题、时域或频率现象中应使用不同的网格剖分技术。

开始剖分线性静态问题时,应记住以下一些事项:

如果可能,请使用四面体网格; 它们对用户交互的要求最低,并支持自适应网格细化
如果知道解在一个或多个方向上变化缓慢,则应在这些区域使用带有较高纵横比的六面体或棱柱网格
如果几何包括薄层材料,应使用六面体或棱柱,或考虑使用边界条件来代替
始终执行网格细化研究,并在细化网格时随时监控内存要求以及解的收敛

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