1.紐曼條件
紐曼條件是“載荷”,出現在方程組右側。在 COMSOL Multiphysics 的方程檢視 中,這類邊界條件顯示為弱貢獻。紐曼條件純粹是方程組右側附加的貢獻,因此可以包含以下變數的任何函式:時間、座標或引數值。此載荷的數學描述可以是
很明顯,移動載荷不可能有域邊界,甚至不可能存在一個始終適合載荷分佈的網格。
我們可以在該表示式中直接輸入載荷分佈本身。因為有兩處會用到徑向座標變數 之所以將其定義成變數是一個好方法。移動熱源的完整輸入如下圖所示。
描述移動熱源的區域性徑向座標相對於當前中心的變數。
輸入熱通量。
2.狄氏條件
當給定狄氏條件時,因變數就指定了,所以無須對其求解。我們可以從問題中刪除這一類自由度方程。因此狄氏條件會改變剛度矩陣的結構。在 COMSOL Multiphysics 的方程檢視 中,這類條件顯示為約束。假定要將移動點的溫度指定為剛好 450 K,這或許有點刻意,但是能表現出紐曼條件和狄氏條件之間的一個重要區別。假如要新增一個溫度 節點並輸入類似表示式( if(r < R,450[K],0)),這意味著將熱點不會覆蓋的那部分邊界的溫度設定為絕對零度。不過,我們的目的是在熱點之外停用狄氏條件。為此可以使用一個小竅門:輸入 if(r < R,450[K],ht.Tvar) 作為指定值,就能獲得所期望的停用(如下方動畫所示)。
含條件限制的狄氏條件設定。
3.洛平條件
洛平條件通常都會影響剛度矩陣和方程右側。雖然剛度矩陣的結構不會受到影響,但現有位置上會新增值。在方程檢視 中,洛平條件同樣顯示為弱貢獻。將這類條件轉換為關於時間、空間和其他變數的函式,這與使用紐曼條件時的做法一致。
不過有趣的是,選擇合適的值確實可以轉換洛平條件,使之近似為狄氏條件或紐曼條件。如果模擬期間你希望在這兩類邊界條件之間切換,那麼這一點十分重要。
要建立狄氏條件,需要對“剛度”指派一個高值,例如彈簧常數或傳熱係數。在數學術語中,這實質上是狄氏條件的罰 實現。剛度越高,自由度的指定值就越精確。但這裡需要注意:剛度過高會影響剛度矩陣的數值穩定性。而在傳熱問題中,要選擇“高”的傳熱係數 即可以在其他物理場實現相同的計算。將因子設為 1000 只是一個建議,可以替換成 104 或 105。
如果要使用對流模擬上一個示例中移動溫度為 450 K 的熱點,則可以採用下圖中的設定。單元尺寸的內建變數 h 就應用到了表示式中。
4.解對邊界條件的依賴性
要將解包含入邊界條件有多種方法。這樣做往往會引入非線性,COMSOL Multiphysics 可以自動檢測到這樣的非線性。
我們以一個梁為例,梁的稍下方有一個支撐,其作用是在梁發生一定撓曲後阻止梁的進一步移動。在梁 介面的指定位移/旋轉 節點中,設定一個含條件限制的狄氏條件可以實現這一模擬。
具有撓曲、控制支撐和分佈載荷的梁。
1.紐曼條件
紐曼條件是“載荷”,出現在方程組右側。在 COMSOL Multiphysics 的方程檢視 中,這類邊界條件顯示為弱貢獻。紐曼條件純粹是方程組右側附加的貢獻,因此可以包含以下變數的任何函式:時間、座標或引數值。此載荷的數學描述可以是
很明顯,移動載荷不可能有域邊界,甚至不可能存在一個始終適合載荷分佈的網格。
我們可以在該表示式中直接輸入載荷分佈本身。因為有兩處會用到徑向座標變數 之所以將其定義成變數是一個好方法。移動熱源的完整輸入如下圖所示。
描述移動熱源的區域性徑向座標相對於當前中心的變數。
輸入熱通量。
2.狄氏條件
當給定狄氏條件時,因變數就指定了,所以無須對其求解。我們可以從問題中刪除這一類自由度方程。因此狄氏條件會改變剛度矩陣的結構。在 COMSOL Multiphysics 的方程檢視 中,這類條件顯示為約束。假定要將移動點的溫度指定為剛好 450 K,這或許有點刻意,但是能表現出紐曼條件和狄氏條件之間的一個重要區別。假如要新增一個溫度 節點並輸入類似表示式( if(r < R,450[K],0)),這意味著將熱點不會覆蓋的那部分邊界的溫度設定為絕對零度。不過,我們的目的是在熱點之外停用狄氏條件。為此可以使用一個小竅門:輸入 if(r < R,450[K],ht.Tvar) 作為指定值,就能獲得所期望的停用(如下方動畫所示)。
含條件限制的狄氏條件設定。
3.洛平條件
洛平條件通常都會影響剛度矩陣和方程右側。雖然剛度矩陣的結構不會受到影響,但現有位置上會新增值。在方程檢視 中,洛平條件同樣顯示為弱貢獻。將這類條件轉換為關於時間、空間和其他變數的函式,這與使用紐曼條件時的做法一致。
不過有趣的是,選擇合適的值確實可以轉換洛平條件,使之近似為狄氏條件或紐曼條件。如果模擬期間你希望在這兩類邊界條件之間切換,那麼這一點十分重要。
要建立狄氏條件,需要對“剛度”指派一個高值,例如彈簧常數或傳熱係數。在數學術語中,這實質上是狄氏條件的罰 實現。剛度越高,自由度的指定值就越精確。但這裡需要注意:剛度過高會影響剛度矩陣的數值穩定性。而在傳熱問題中,要選擇“高”的傳熱係數 即可以在其他物理場實現相同的計算。將因子設為 1000 只是一個建議,可以替換成 104 或 105。
如果要使用對流模擬上一個示例中移動溫度為 450 K 的熱點,則可以採用下圖中的設定。單元尺寸的內建變數 h 就應用到了表示式中。
4.解對邊界條件的依賴性
要將解包含入邊界條件有多種方法。這樣做往往會引入非線性,COMSOL Multiphysics 可以自動檢測到這樣的非線性。
我們以一個梁為例,梁的稍下方有一個支撐,其作用是在梁發生一定撓曲後阻止梁的進一步移動。在梁 介面的指定位移/旋轉 節點中,設定一個含條件限制的狄氏條件可以實現這一模擬。
具有撓曲、控制支撐和分佈載荷的梁。