comsol中怎麼設置動網格?

一、在 COMSOL 中提供了兩種變形網格形式可供選擇,分別是動網格 (ale) 和變形幾何 (dg);這兩者的使用方法完全一樣,只是適用場景略有不同:

1)當我們希望明確定義材料在域中每點處的應變時,應使用移動網格接口。它特別適用於模擬固體域的形變可以完全確定的情況。體積的變化說明材料被拉伸或壓縮,但總質量保持不變。

2)當只需定義域邊界處的形狀時,可以使用變形幾何接口。它最適合模擬流體域。域總體積的變化說明了模型質量的增加或減少。這裏以動網格爲例來進行介紹,首先我們需要在模型開發器中添加動網格物理場,依次點擊物理場 > 添加物理場 > 數學 > 變形網格 > 動網格 > 添加到組件(如下圖)。

當動網格物理場的添加到模型開發器之後,就可以設置邊界條件了。在這裏我們希望幾何中的方形區域保持不動,中間的圓形區域在 x 方向做簡諧運動,位移表達式可以寫爲0.3[m]sin(2pi*t[1/s])

在設置邊界條件之前,我們需要對幾何進行分析,可以看到幾何一共包含兩部分,中間的圓和外面的方形區域;

首先我們來看圓形區域,圓在x方向做剛體平移運動,位移表達式爲0.3[m]sin(2pi*t[1/s]),形狀不發生改變。

再來看方形區域,方形的外邊界是固定不動的,內部區域在圓左右運動時會被擠壓而發生變形。

對幾何的運動方式分析完之後,我們再來看動網格的物理場設置。在動網格中一共包含三個域條件和五個邊界條件,三個域條件分別是指定變形(用於指定區域整體移動不發生變形,即剛體運動),固定網格(即網格固定不動,即不變形也不移動),自由變形(既可以變形,也可以移動需要與邊界條件配合使用)。五個邊界條件又可以分爲兩種,分別是速度邊界條件(用於指定邊界移動速度),和位移邊界條件(用於指定邊界的位移)。

結合以上分析,中間的圓形區域是做剛體移動,因此我們將其設置爲指定變形,x 方向位移設置爲 0.3[m]sin(2pi*t[1/s]),y 方向位移設置爲 0,中間的圓形區域的的剛體移動就設置好了(如下圖所示)。

接下來我們需要設置方形區域的變形,結合上面的分析,方形區域是會發生變形的,因此我們需要將其設置爲自由變形域,初始網格位移設置爲 0。

接下來需要結合邊界條件來指定方形區域的外邊界位移爲 0,這裏通過指定網格位移邊界條件來設置,選中方形區域外邊界 x、y 方向網格位移均設置爲 0(即這些邊界是不動的)。

最後是設置方形區域的內邊界隨圓一起移動,通過添加指定位移邊界條件選中內邊界,x 方向位移設置爲 0.3[m]sin(2pi*t[1/s]),y 方向設置爲 0(這裏與圓形區域的位移保持一致),到這裏動網格物理場的設置就完成了。

在這裏插入圖片描述
在這裏插入圖片描述
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動網格設置完成之後是不是就可以求解了呢?答案是不行

這裏我們還需要做最後一步工作,在求解器中勾選自動重新劃分網格,這一步的目的是爲了避免在網格因爲變形過大引起的網格質量變差或網格反轉而導致求解失敗

勾選上之後,軟件會自動在網格質量變差到一定限度之後暫停求解,重新劃分網格之後再繼續求解(設置見下圖)。

勾選自動重新劃分網格之後點擊計算就大功告成了,以下是得到的動網格運動過程動畫。
原文鏈接:https://www.zhihu.com/question/323014951/answer/956418014

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