COMSOL-Multiphysics网格剖分-变形几何

仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation中仿科技January4,2016COMSOLMultiphysics网格剖分(2)技术部仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation内容•网格细化•变形网格自适应网格加密时间自适应移动网格（ALE）和网格自动剖分变形几何（DG）仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation1.网格细化根据求解变量值的分布，合理得调整网格疏密程度。对局部范围（例如：边界层、冲击位置、小几何细节、局部载荷）进行网格细化从而提高计算结果的精确性。可用于瞬态求解、稳态求解和特征值求解。加密前加密后仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation自适应网格加密稳态求解或特征值求解321网格细化次数3控制误差估计的计算控制网格细化的方法仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation案例1：泊松方程创建2D模型仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation案例1：泊松方程创建几何仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation案例1：泊松方程添加狄氏边界条件和点源仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation案例1：泊松方程自由剖分三角形网格仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation案例1：泊松方程自适应网格仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation案例1：泊松方程没用自适应网格用了自适应网格仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation参考案例：连铸仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation时间自适应瞬态求解123仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation2.变形网格当求解域的边界随着时间移动或作为某个参数的函数而变形，可能就需要用到变形网格。并未重新剖分网格，而是重整单元节点，从而保证网格随边界的移动。仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation2.变形网格变形网格原理-控制内部节点的移动•指定边界网格节点的运动，通过求解PDEs（Laplace、Winslow、Hyperelastic）来获得域内网格的平滑变形•通过直接指定网格变形的方程，该方程可以利用其他的变量，如结构力学中的位移分量•不控制网格的位移，在结构力学接口或者包含有结构力学的多物理场接口仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation2.变形网格四大框架拉格朗日方法：材料框架（X,Y,Z,t)欧拉方法：空间框架（x,y,z,t）网格框架(Xm,Ym,Zm,t)几何框架(Xg,Yg,Zg,t)没有添加变形网格，这四个框架是重合的！利用的是空间框架的名称PDEs是建立在材料框架或者空间框架之上仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation2.变形网格变形几何（dg）和移动网格（ale）区别•变形几何：计算一个物体在不同形状下的行为，材料不随形状一起改变，材料总量不守恒，形状的改变可看做材料的添加或移除•移动网格：处理固体在载荷下的变形，或液体(气体)在边界改变时发生的变形，固体变形时材料总量守恒，液气时可能不守恒。两个几何之间无任何关联应用于几何优化计算几何随时间发生变化，前后有因果关系仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation2.变形网格变形几何（dg）和移动网格（ale）区别移动网格材料框架，几何框架，网格框架重合材料框架与空间框架分离变形几何空间框架和材料框架重合几何框架和网格框架重合仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation移动网格（ALE）拉格朗日描述（L）：网格固定在材料上，随材料一起移动；不能解决大变形的问题欧拉描述（A）：网格固定在空间中,即计算网格在材料的变形过程中保持不变；引入会复杂的映射引起较大误差欧拉描述拉格朗日描述仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation任意欧拉拉格朗日（ALE）：网格点可以随物质点一起运动,但也可以在空间中固定不动,甚至网格点可以在一个方向上固定,而在另一个方向上随物体一起运动。移动网格（ALE）仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation案例2：杆件受力弯曲仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation选定物理场案例2：杆件受力弯曲仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation创建几何案例2：杆件受力弯曲仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation添加材料属性案例2：杆件受力弯曲仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation结构力学模块只用于域2平面应变改成平面应力厚度改为0.01案例2：杆件受力弯曲仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation结构力学设置案例2：杆件受力弯曲仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation移动网格设置案例2：杆件受力弯曲仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation求解时间设定案例2：杆件受力弯曲仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation停止条件和重新剖分网格即使使用了移动网格，有时候仍然避免不了网格的畸变和反转，这就会造成求解的结果不可靠，甚至造成不收敛避免网格畸变和反转的途径：改小几何形参阶次改变网格平滑类型使用更好的网格剖分方法重新剖分网格仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation停止条件写入与控制网格质量有关的表达式：mod1.ale.minqual-0.2当最小的网格质量小于0.2时计算停止仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation手动重新剖分网格右键瞬态求解器1，选择复制解仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation继续求解仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation自动重新剖分网格123仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation结果初始网格第一次重新剖分网格仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation结果