解決概述我們可以使用三個(gè)選項(xiàng)來模擬一個(gè)域,用來表示無限延伸的區(qū)域。每個(gè)選項(xiàng)都有不同的適用領(lǐng)域:
無限元域功能用于本質(zhì)上為擴(kuò)散型 的控制方程,固體傳熱 物理場接口就是這樣一種情況?!盁o限元”表示沿特定坐標(biāo)軸拉伸的區(qū)域,其作用是近似形成無限大的域。
完美匹配層 (PML) 域功能用于本質(zhì)上為波形 的定常控制方程,其中的場描述了能量的輻射,電磁波,頻域 接口就屬于這種情況。PML 充當(dāng)一個(gè)近乎理想的吸收體或輻射體域。
吸收層功能是 PML 在時(shí)域中的建模方案,也用于在本質(zhì)上為波形 的控制方程,但這些方程通過時(shí)域顯式方法進(jìn)行求解,電磁波,時(shí)域顯式 接口就屬于這種情況。
在這個(gè)示意圖中,所研究的區(qū)域(綠色)位于一個(gè)無限延伸的區(qū)域(藍(lán)色)內(nèi)。
這些特征最典型的用法是對所研究的區(qū)域 進(jìn)行建模,該區(qū)域完全封裝在無限延伸的區(qū)域 內(nèi),如上圖所示。為了準(zhǔn)確捕獲所研究區(qū)域中的行為,您必須求解該區(qū)域和無限延伸區(qū)域中的相關(guān)控制方程。然而,求解無限大區(qū)域中的場在計(jì)算上是不可能的,因此,可以使用各種策略將模型截?cái)酁楹侠淼拇笮?。無限元、PML 和吸收層就屬于這種截?cái)嗖呗?,它們具有類似的設(shè)置、用法和網(wǎng)格劃分要求。下面介紹這三個(gè)特征的幾何和網(wǎng)格劃分要求。如要確定您正在使用的物理場是否支持上述選項(xiàng),請先在模型中添加物理場,然后右鍵單擊組件 》 定義分支,或者轉(zhuǎn)到定義工具欄。軟件會(huì)顯示以上一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng),或者不顯示任何選項(xiàng),具體取決于模型中添加的物理場。
幾何設(shè)置
無論您使用這三個(gè)(無限元、PML 和吸收層)選項(xiàng)中的哪一個(gè),幾何設(shè)置都是相同的。如果采用二維建模,則應(yīng)將幾何設(shè)置為以下所示的兩種情況之一,用于描述笛卡爾或圓柱型無限域。
笛卡爾(左)和圓柱型(右)無限域幾何的二維可視化效果。如果采用二維軸對稱建模,則應(yīng)將幾何設(shè)置為以下兩種情況之一,用于描述球面或圓柱型無限域:
球面(左)和圓柱型(右)無限域幾何的二維軸對稱可視化效果。
如果采用三維建模,則應(yīng)將幾何設(shè)置為以下三種情況之一,用于表示球面、笛卡爾或圓柱型域:
球面(左)、笛卡爾(中)和圓柱型(右)無限域幾何的三維可視化效果。為了便于可視化,其中省略了一些“無限域”和需要研究的內(nèi)部域。
請注意,二維中的矩形和圓以及三維中的球體、長方體和圓柱體幾何特征均包含引入層的選項(xiàng),用于簡化上述情況的設(shè)置。通常,我們可以將這些域的厚度設(shè)為建??臻g總尺寸的十分之一左右。從所研究區(qū)域到無限域的距離是我們需要研究的參數(shù)。對于“笛卡爾”和“圓柱型”的情況,需要有單獨(dú)的角域,這一點(diǎn)很重要。
網(wǎng)格劃分注意事項(xiàng)
由于無限域都以某種方式執(zhí)行坐標(biāo)拉伸,因此,使網(wǎng)格與這些拉伸方向匹配非常重要。網(wǎng)格應(yīng)如下圖所示。在二維中使用映射網(wǎng)格,在三維中使用掃掠網(wǎng)格,可以生成這些類型的網(wǎng)格。由于數(shù)值上的原因,較好的做法是不要過度扭曲或拉伸這些域中的單元。從這些域中的至少五個(gè)單元開始,始終執(zhí)行網(wǎng)格細(xì)化研究。
二維笛卡爾(左)和圓柱型(右)情況的適當(dāng)網(wǎng)格可視化效果。
二維軸對稱球面(左)和圓柱型(右)情況的適當(dāng)網(wǎng)格可視化效果。
三維球面(左)、笛卡爾(中)和圓柱型(右)情況的適當(dāng)網(wǎng)格可視化效果,其中未顯示其他域中的網(wǎng)格。
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