仿真軟件實(shí)驗(yàn)2012-2課件

仿真軟件實(shí)驗(yàn)(二)2012-9一、復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容——通道流的建模解析解數(shù)值解一、復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容——程序驗(yàn)證lx=0.005;ly=0.001;Pin=2;Pout=0;rho=1;nu=1;gama=nu/rho;y=-0.0005:0.00001:0.0005;h=ly;ux=(Pin-Pout)/(lx)/2/rho/gama*((h/2)^2-y.^2);plot(ux)解析解三、網(wǎng)格劃分

第四步：?jiǎn)卧茖?dǎo)：對(duì)單元構(gòu)造一個(gè)適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的單元坐標(biāo)系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而形成單元矩陣（結(jié)構(gòu)力學(xué)中稱剛度陣或柔度陣）。

第五步：總裝求解：將單元總裝形成離散域的總矩陣方程（聯(lián)合方程組），反映對(duì)近似求解域的離散域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足一定的連續(xù)條件。總裝是在相鄰單元結(jié)點(diǎn)進(jìn)行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)（可能的話）連續(xù)性建立在結(jié)點(diǎn)處。

第六步：聯(lián)立方程組求解和結(jié)果解釋：有限元法最終導(dǎo)致聯(lián)立方程組。聯(lián)立方程組的求解可用直接法、迭代法和隨機(jī)法。求解結(jié)果是單元結(jié)點(diǎn)處狀態(tài)變量的近似值。對(duì)于計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量，將通過(guò)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提供的允許值比較來(lái)評(píng)價(jià)并確定是否需要重復(fù)計(jì)算。一、復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容——關(guān)于有限元分析第一次課：介紹建模與仿真的概念，讓同學(xué)們對(duì)建模與仿真及相關(guān)的研究應(yīng)用及平臺(tái)等有一個(gè)詳細(xì)的了解，并初步采用ComsolMultiphysics建立簡(jiǎn)單的流體仿真模型。第二次課：采用ComsolMultiphysics建立具有相對(duì)復(fù)雜求解域的二維流體模型。涉及“求解域的建立”、“網(wǎng)格劃分”、“求解設(shè)置”及“后處理”等步驟，并實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單三維模型的建立。第三次課：采用ComsolMultiphysics建立多場(chǎng)耦合模型，主要以“T形微混合器”及“基于電滲流的微通道門進(jìn)樣模型”加強(qiáng)對(duì)軟件使用的練習(xí)，加深對(duì)多場(chǎng)耦合的認(rèn)識(shí)。第四次課：課題設(shè)計(jì)：“基于電滲流的微通道門進(jìn)樣的數(shù)值模擬”一、復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容——本次課內(nèi)容安排二、不規(guī)則求解域?qū)嵗诤芏鄷r(shí)候，求解域的形狀需要采用布爾運(yùn)算完成，以完成較為復(fù)雜的求解域。對(duì)于復(fù)雜一些的求解域，首先要在規(guī)劃階段明確建立方法及尺寸。二、不規(guī)則求解域?qū)嵗?、不?guī)則求解域?qū)嵗捎肞ID控制器來(lái)模擬程序控制系統(tǒng),并找出最佳PID參數(shù)二、不規(guī)則求解域?qū)嵗⒉灰?guī)則求解域的建立（T形通道）三、不規(guī)則求解域的建立（T形通道）在D盤建立comsol_work,文件夾，將T形通道存儲(chǔ)為T.mph，以后備用。三、不規(guī)則求解域的建立（T形通道）三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）1235234681、規(guī)劃74三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）2、建模應(yīng)用模式三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）2、建模2三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）2、建模3三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）2、建模4L:2e-6*2^0.5W:4e-6-2e-6*2^0.5Corner:(0,0)三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）2、建模6三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）2、建模6(11e-6*2^0.5-9e-6,-5e-6)三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）2、建模布爾運(yùn)算三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）2、建模填補(bǔ)三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）2、建模組合，刪除內(nèi)部邊界三、不規(guī)則求解域的建立（分叉毛細(xì)管通道）2、建模復(fù)制對(duì)稱結(jié)構(gòu)，組合在D盤comsol_work,將模型存儲(chǔ)為Bifucation.mph，以后備用。為何要進(jìn)行網(wǎng)格劃分？因?yàn)榍蠼鈱?duì)象是整場(chǎng)的值，劃分網(wǎng)格是要將宏觀對(duì)象微觀化，復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，連續(xù)時(shí)空離散化。四、網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分的主要注意事項(xiàng)？劃分方法（自動(dòng)？手動(dòng)？整場(chǎng)？分塊？）形狀大小疏密

粗分四、網(wǎng)格劃分（粗分與細(xì)分）細(xì)分

四、網(wǎng)格劃分（T網(wǎng)格質(zhì)量顯示）

網(wǎng)格質(zhì)量的顯示，只是表明網(wǎng)格形狀的均勻程度，以及作為單元求解的可行程度，這種可行程度對(duì)于全局求解來(lái)說(shuō)，是必要條件，而非充分條件。

以上的網(wǎng)格質(zhì)量顯示出了較高的質(zhì)量，但是求解會(huì)失敗，這是因?yàn)樵谖锢砹康匿J變點(diǎn)處網(wǎng)格精度太低。四、網(wǎng)格劃分（關(guān)于網(wǎng)格質(zhì)量）

四、網(wǎng)格劃分（劃分技巧）三、網(wǎng)格劃分

四、網(wǎng)格劃分（劃分技巧——局部加密）

四、網(wǎng)格劃分（自由網(wǎng)格參數(shù)）

四、網(wǎng)格劃分（自由網(wǎng)格參數(shù)）

四、網(wǎng)格劃分（自由網(wǎng)格參數(shù)）什么是邊界條件？邊界條件種類？怎樣設(shè)置邊界條件？

五、邊界條件邊界邊界條件？在邊界上設(shè)置的初值，求解域內(nèi)部的值是要求出來(lái)的，但是邊界上的值需要直接給定。五、邊界條件

對(duì)有限元計(jì)算，無(wú)論是ansys，abaqus，msc還是comsol等，歸結(jié)為一句話就是解微分方程。而解方程要有定解，就一定要引入條件，這些附加條件稱為定解條件。定解條件的形式很多，常見的有兩種：初始條件和邊界條件。五、邊界條件

當(dāng)方程y(x)需要求得未知參數(shù)時(shí)，通常需要事先知道y(x)及其導(dǎo)數(shù)y′(x)在自變量的同一點(diǎn)x=x0取給定的值，即y(x0

)=y0，y′(x0)=y0′，這種條件就稱為初始條件，由方程和初始條件構(gòu)成的問(wèn)題就稱為初值問(wèn)題。在許多實(shí)際問(wèn)題中，往往要求微分方程的解在在某個(gè)給定的區(qū)間a≤x≤b的端點(diǎn)滿足一定的條件，如y(a)=A,y(b)=B

則給出的在端點(diǎn)(邊界點(diǎn))的值的條件，稱為邊界條件，微分方程和邊界條件構(gòu)成數(shù)學(xué)模型就稱為邊值問(wèn)題。五、邊界條件

第一類：狄雷克利邊界條件：給出未知函數(shù)在邊界上的數(shù)值。如給定邊界上的溫度、壓力等。第二類：諾依曼邊界條件：給出未知函數(shù)在邊界外法線的方向?qū)?shù)。如給定邊界上的溫度梯度、電壓梯度等第三類：羅賓邊界條件：給出未知函數(shù)在邊界上的函數(shù)值和外法向?qū)?shù)的線性組合。如水換熱器中流體和管壁的邊界等。五、邊界條件(類型)四、邊界條件設(shè)置

按演化模式分:1.流動(dòng)進(jìn)口邊界：包括速度進(jìn)口邊界，壓力進(jìn)口邊界，質(zhì)量進(jìn)口邊界（可壓流動(dòng)）2.流動(dòng)出口邊界;3.壁面邊界（絕緣、絕熱、電磁屏蔽）；4.對(duì)稱邊界:在對(duì)稱邊界上，垂直邊界的速度取為0，而其他物理量的值在該邊界內(nèi)外相等5.周期性（循環(huán)）邊界:流出循環(huán)邊界出口的所有流動(dòng)變量的通量等于進(jìn)入循環(huán)邊界的對(duì)應(yīng)變量的通量。五、邊界條件(類型)

按不同物理量分:1.壓力邊界;2.壁面邊界;3.溫度邊界（熱通量）；4.電壓（電流）；5.磁場(chǎng)邊界（磁通量）6.速度邊界五、邊界條件(類型)

選中相應(yīng)的物理模式激活邊界條件設(shè)置模式選擇相應(yīng)的邊界類型設(shè)定相應(yīng)邊界值練習(xí)T型通道的邊界條件設(shè)置五、邊界條件(Comsol中設(shè)置步驟)

什么是穩(wěn)態(tài)？什么是瞬態(tài)？六、求解器與求解步驟

什么是多場(chǎng)耦合時(shí)解的依賴關(guān)系？選擇求解對(duì)象及求解順序六、求解器與求解步驟

1、色度圖（溫度、壓力、速度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、濃度）七、后處理什么是后處理？

2、矢量圖（速度、各種通量）七、后處理

3、等高線（溫度、壓力、速度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、濃度）七、后處理

4、剖面圖七、后處理

流體為20攝氏