文章摘要
本文探讨了Comsol软件中的两种几何体——组合几何体和装配体。组合几何体自动处理内部边界条件,提高求解精度,但内存消耗大,对大型CAD模型网格划分困难。装配体则允许物理量在材料界面处不连续,适用于复杂几何结构、不同网格需求的求解域,以及模拟特殊情形,但需更细致的手工操作以保证精度。通常Comsol默认使用组合几何体,但遇到特定建模挑战时,可采用装配体解决问题。
Comsol支持两种几何体,默认的组合几何体和装配体,前者很方便地处理内部边界条件问题,后者很方便处理复杂结构的建模、网格、以及求解等问题。所谓的组合几何体指重叠的几何对象自动分解为多个求解域,其内部界面上,几何结构、网格以及物理量等自动相互“粘合”。装配体则表示重叠的几何对象之间没有构成关系,因此从本质上而言,不存在内部界面。
这两种几何体各有优缺点,组合几何体是Comsol的默认设定,优点在于:在材料非连续处,物理量自动连续; 在材料界面处,自动得到高精度解; 在材料界面处,自动确认网格单元和节点其缺点在于:网格越细,内存开销越大; 对大的CAD模型网格剖分比较困难反过来,装配体的优点则在于:在材料界面处可有意定义物理量不连续,例如接触阻抗; 对大的CAD模型网格剖分比较容易; 网格越粗,计算越快(但精度越低);装配体的缺点:需要更多的手工操作 ; 为了保证足够的高精度,需要注意边界上的网格密度。
通常,Comsol默认使用组合几何体,因为这种情况下内部边界可以采用默认的连续边界。有时候,几何结构比较复杂,采用组合几何体时容易出现内部几何结构错误,或几何结构的各个部分有较大的差异(如薄壳与厚板等),或采用简化的方法模拟膜、壳等结构时需要设定该简化边界为阻抗型边界条件,或不同的求解域需要剖分成不同的网格,或采用ALE框架模拟旋转运动等的情况下,可采用装配体。
编辑 | 电子F430
文案 | 小苏
审核 | 赵佳乐