浅谈COMSOL中的“对称”边界条件

作者：极度喜欢上课

当仿真的模型为对称的几何结构且边界条件也是沿几何对称轴对称分布的时候，在特定情况可以使用“对称”边界条件来对模型进行简化，以COMSOL中的流体力学接口为例，如图1所示，为COMSOL中的“对称”边界条件。（可能有的同学对“对称”边界条件已经很熟悉了，但还是建议完整看完本文，一定能给你新的启发和收获。）

这里本人以经典的“圆柱绕流”为例，为大家讲讲“对称”边界条件。“圆柱绕流”在不同的情境下还有很多其他的别名，例如“卡门涡街”、“涡激共振”等。本例采用“层流”、“瞬态”进行模拟，左侧为空气入口，右侧为空气出口，其中空气的密度为1.29千克每立方米，动力粘度为17.9e-6Pa*s，网格采取物理场控制网格的较细化，几何如图2所示。

如图3所示，为不采用“对称”边界条件，入口速度为0.05米每秒，不同时刻“圆柱绕流”的计算结果图。从图中可以看出在此工况下，速度的分布沿着几何的对称轴呈现完美的上下对称，像这种对称的几何结构且边界条件也是沿几何对称轴对称分布，最终仿真出对称的物理现象的模型，就可以用“对称”边界条件进行简化。

图3

如图4所示，为采用“对称”边界条件（当使用“对称”边界条件的时候，只需要绘制一半的几何，可以通过后处理显示完整的几何。），其余条件与上述一致的不同时刻“圆柱绕流”的计算结果图，其中前四张展示的是一半的几何结果，后四张是通过后处理之后展示的完整的几何结果。对比图3，图4所得到的结果可谓一模一样了。（在大多数情况下，“滑移壁”也能达到“对称”边界条件的效果，感兴趣的同学可以用本文“圆柱绕流”的例子自己尝试。）

图4

图5

图6