解決概述我們可以使用三個選項來模擬一個域,用來表示無限延伸的區域。每個選項都有不同的適用領域:
無限元域功能用于本質上為擴散型 的控制方程,固體傳熱 物理場接口就是這樣一種情況。“無限元”表示沿特定坐標軸拉伸的區域,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 充當一個近乎理想的吸收體或輻射體域。
吸收層功能是 PML 在時域中的建模方案,也用于在本質上為波形 的控制方程,但這些方程通過時域顯式方法進行求解,電磁波,時域顯式 接口就屬于這種情況。
在這個示意圖中,所研究的區域(綠色)位于一個無限延伸的區域(藍色)內。
這些特征最典型的用法是對所研究的區域 進行建模,該區域完全封裝在無限延伸的區域 內,如上圖所示。為了準確捕獲所研究區域中的行為,您必須求解該區域和無限延伸區域中的相關控制方程。然而,求解無限大區域中的場在計算上是不可能的,因此,可以使用各種策略將模型截斷為合理的大小。無限元、PML 和吸收層就屬于這種截斷策略,它們具有類似的設置、用法和網格劃分要求。下面介紹這三個特征的幾何和網格劃分要求。如要確定您正在使用的物理場是否支持上述選項,請先在模型中添加物理場,然后右鍵單擊組件 》 定義分支,或者轉到定義工具欄。軟件會顯示以上一個或多個選項,或者不顯示任何選項,具體取決于模型中添加的物理場。
幾何設置
無論您使用這三個(無限元、PML 和吸收層)選項中的哪一個,幾何設置都是相同的。如果采用二維建模,則應將幾何設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,則應將幾何設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,則應將幾何設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,用于簡化上述情況的設置。通常,我們可以將這些域的厚度設為建模空間總尺寸的十分之一左右。從所研究區域到無限域的距離是我們需要研究的參數。對于“笛卡爾”和“圓柱型”的情況,需要有單獨的角域,這一點很重要。
網格劃分注意事項
由于無限域都以某種方式執行坐標拉伸,因此,使網格與這些拉伸方向匹配非常重要。網格應如下圖所示。在二維中使用映射網格,在三維中使用掃掠網格,可以生成這些類型的網格。由于數值上的原因,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單元開始,始終執行網格細化研究。
二維笛卡爾(左)和圓柱型(右)情況的適當網格可視化效果。
二維軸對稱球面(左)和圓柱型(右)情況的適當網格可視化效果。
三維球面(左)、笛卡爾(中)和圓柱型(右)情況的適當網格可視化效果,其中未顯示其他域中的網格。
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