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
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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

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