comsol多物理场耦合ppt课件.pptx

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1、多物理场耦合刚体大位移使用移动网格描述固体位移位移可以指明（旋转机械等）刚体运动可以使用ODE计算弹性小变形弹性体应力分析结构变形很小，所以不需要使用移动网格弹性大变形结构变形很大，导致流道发生变化，需要使用移动网格。不同类型的流-固耦合流-固耦合定义流体与固体域流固耦合边界被自动定义只需要定义物理性质（流体和固体），不需要ALE流-固耦合接口在流-固耦合接口中:结构外部载荷是由流体力提供的移动壁条件由结构速度场来设定网格位移即为结构位移COMSOLMultiphysics自动计算壁上的流体力-预定义的表达式适用于总力流

2、-固耦合接口是三个物理接口的组合:结构力学层流移动网格案例：3D稳态FSI使用预定义的流固耦合接口，计算由流体流动导致的固体变形求解一个稳态问题流体流动入口出口流固交界面其他边界:无滑移壁结构力学固定流体载荷求解器默认求解器:迭代求解器分离求解减少内存占用需要一个适当的网格求解器全耦合，直接求解器内存占用，对于精细的网格需要更多的物理内存鲁棒性。能够在较粗糙的网格上进行计算。3D稳态FSI几何:参数固体材料性质3D稳态FSI几何:立方体(长,宽,高)3D稳态FSI几何:工作平面Workplane1(yz平面,x-coor

3、dinate=8e-5)3D稳态FSI几何：工作平面>几何>矩形1(宽1.5e-5,高10e-5,位置:x_corner4e-5)3D稳态FSI几何:工作平面1>几何>矩形2(宽6e-5,高3e-5,位置:x_corner4e-5,y_corner7e-5)3D稳态FSI几何:工作平面1>几何>并集(去掉保留内部边界的勾选)3D稳态FSI几何:工作平面1>几何>圆角(内部角点,radius1.5e-5)3D稳态FSI几何:拉伸1.5e-53D稳态FSI入口流速:1[m/s]3D稳态FSI网格剖分:物理控制,单元尺寸-Ex

4、traCoarse小技巧使用带有平滑过渡的阶跃函数来开始瞬态分析在前期尽量避免使用瞬态分析，以保证达到一致的初始条件使用描述网格位移条件来降低移动网格（ALE）中的低质量/反转网格可能需要使用网格重新剖分使用分离求解器来降低内存的消耗求解顺序依次是流体变量小技巧自动网格重新剖分避免反转单元小技巧自动网格重新剖分避免反转单元小技巧自动网格重新剖分避免反转单元自动网格重新剖分开自动网格重新剖分关小技巧自动网格重新剖分热--结构耦合热结构复合板热应力分析摩擦搅拌焊接热膨胀振动生热分析杆件结构小幅振动产生的热量首先计算频域内的线

5、性热-弹性响应然后计算热弹性动力学非线性的力学损耗而产生的热量分布案例：热应力分析参数定义定义上下板的温度几何模型建立三个矩形材料定义三层复合板分别定义三种材料属性两层复合板右键点击线弹性材料模型选择热膨胀描述位移结构左上角的点，施加固定约束结构右上角的点，添加描述位移条件三层复合板右键点击线弹性材料模型，添加热膨胀、初始应力和应变初始应力和应变添加两层复合板的热应力作为初始应力描述位移结构左上角的点，施加固定约束结构右上角的点，添加描述位移条件网格划分使用映射网格剖分求解器设置分步求解案例：振动生热几何模型材料定义分别

6、定义为不同的材料（红色为钛，蓝色为铝）物理定义使用固体传热及固体力学接口固体传热（温度）定义左端面的温度固体传热（热通量）定义向周围散热的热通量固体传热（热源）定义体热源为固体振动产生的总能量密度固体力学右击线性弹性材料模型，添加阻尼条件固定约束左端端面设置固定约束边界载荷右端施加边界载荷，定义单位面积所受的力网格剖分按照默认的网格剖分设定进行剖分瞬态求解器设定求解步长0至2秒，0.05秒为一输出步长使用分离迭代求解弹性波传播问题参数与几何超弹性材料模型右键固体力学，添加超弹性材料模型在超弹性材料模型中通过下拉菜单选择M

7、urnaghan在材料定义节点中定义其材料属性对称边界将图中所示的三个面定义为对称边界描述位移边界在左侧端面施加描述位移边界条件，给出其在x方向的位移表达式。网格剖分规则几何结构，使用映射和扫掠网格剖分弹性波地层传播声固耦合声壳耦合声压电耦合弹性波多孔介质弹性波多孔介质与其中饱和液的相互作用基于Biot理论快、慢纵波横波预定义耦合接口15.98KHz声固耦合接口声-固耦合声-壳耦合案例：声-壳耦合建立几何如图，这是音箱的防尘盖，材料为钛合金，外加一层空气域，研究振动发声问题。定义选择集为方便后续操作，建立选择集，可以重命

8、名。声-壳耦合接口使用声-壳耦合接口来进行模拟在设定区中可以设定壳体的厚度内部壳将壳体结构设定为内部壳描述位移在内圈边界上施加描述位移边界条件内部声音硬边界（壁）像壳一样，壁也分为内壁和外壁球面波辐射在球体表面上添加球面波辐射边界网格剖分对于不同的区域定义不同的网格大小频率响应分析计算结构在1k[Hz]、6k[Hz]