具有不同尺寸设置的网络域的最佳实践

2019年7月9日

您是否曾经想过构建网格序列的最佳实践?例如,单独的操作节点中的网格域之间是否存在差异,并使用单个操作将它们一起融合在一起?在这篇博客文章中,我们将讨论构造您的网格序列以及它们如何影响所得网格的不同方法。您将深入了解当序列按顺序应用时如何应用它们的行为。

网络操作简介

网格划分操作有两类:结构化和非结构化。结构化操作是映射扫过,生成结构化的网格,非结构化操作是游离三角形,,,,免费的四边形, 和自由四面体,生成非结构化网格。

非结构化操作的一个重要特征是它们可以隔离任何几何形状,而结构化操作则需要满足某些标准的几何形状。当生成非结构化的网格时,要考虑元素质量和指定的大小参数,以实现ComsolMultiphysics®软件中计算的网格优化。除了指定大小参数外,构造网格序序列的方式还将影响产生的网格。通过研究一些示例,让我们弄清楚这些效果是什么以及如何利用它们来发挥自己的优势。

选择网格序列操作的顺序

首先,我们将说明网格序序列取决于顺序。假设我们想研究的2D中有两个附近的广场。在右广场,我们想拥有一个更好的网眼。这可能是因为材料需要它,或者是因为我们计划研究的物理学。

我们通过创建两个来构建我们的网格序列游离三角形节点。在第一个游离三角形节点,我们选择左域,然后在第二个节点中选择右域(如下图所示)。接下来,我们设置全局尺寸节点到预定义值额外的粗糙,因为建议在第一个全局中指定最粗糙的网格尺寸尺寸节点。

进一步阅读有关使用本地和全局的信息尺寸节点中的节点使用网格序序列教程模型(尤其是PDF文档的第10页)。

要指定更细的网格尺寸,我们添加了一个本地尺寸节点到第二个游离三角形节点并指定预定义的大小超等

comsol多物理学中带有不同节点的屏蔽序列的屏幕截图突出显示。
网格序列包含一个全局尺寸节点,两个游离三角形节点和一个本地尺寸节点。

在绘制生成的网格时,我们可以看到左域完全由粗网格啮合,而在共享边界附近的右域中有一些粗元素。这是因为共享边界的边界网是通过第一个操作固定的,因此不可能有任何靠近它的精细元素。此外,共享边界右侧的粗元素的质量低于其他元素。

当网格序序列首先将左侧啮合时,低质量网格的屏幕截图。
首先将左域夹住时,导致网格。正确的域中有一些粗糙质量的粗略元素,即使我们指定了正确域的网格超等

如果我们交换两者的顺序游离三角形节点使操作以相反的顺序执行(首先是正确的域网格),我们会得到不同的结果。在结果图中,我们可以看到共享边界现在由比以前更细的网格组成。结果,右域现在完全由精细的元素组成,而左域在共享边界附近具有一些精细的元素。因此,网格中的元素数量增加了,最低元素质量几乎翻了一番,这意味着网格的整体质量有所提高。

首先将正确的域网啮合时,网格的屏幕截图具有改善的质量。
首先将正确的域进行筛网时产生网格。现在,正确的域仅由精细元素组成,总体元素质量得到改善。

这里的要点是,操作生成的网格将充当对以下操作创建的网格的约束。在此示例中,这意味着接近先前网格边界生成的网格将受到该边界的元素大小的影响。

使用单个操作将多个域网格

现在,让我们考虑一个稍有不同的例子。假设我们有相同的平方设置,但是每个正方形在共享边界附近都有一个圆形孔。在此示例中,我们将假设我们希望两个域都与相同的元素大小融合在一起。与上一个示例类似,我们通过添加两个来构建我们的网格序列游离三角形节点对我们的网格序列并将其应用于每个域。这次,我们设置了全局尺寸节点到预定义的大小普通的而且我们不添加任何其他尺寸节点。

生成的网格的图看起来并不像我们希望的那样令人满意。在研究图时,我们可以看到共享边界和下孔之间狭窄区域的元素的质量差。由于首先将左域啮合,因此在生成边界网时未考虑右域的几何形状。由于下孔和边界之间的区域狭窄,因此比共享边界上生成的元素要小,以避免质量低质量。

当带有孔的左域时,低质量网格的图像首先要啮合。
首先将左域夹住时,导致网格。第一个操作,绑定左域,不考虑右域的几何形状。结果,共享边界和下孔之间的狭窄区域包含低质量元素。

该序列设置将无法生成在几何区域所有区域中具有高质量元素的网格。在这种情况下,交换操作的顺序将无济于事,因为问题只会移至上部狭窄区域。这里的解决方案是仅使用一个游离三角形操作并将其应用于两个域,这允许网格划分算法同时考虑整个几何形状并构造适合两个域的边界网格。

阅读以前的博客文章“改善了四面体元素网际的功能”有关生成四面体网格的过程的详细说明。

当我们绘制只有一个操作的序列生成的网格时,我们可以看到元素质量在较低的窄区域已大大改善。

当带有孔的域同时啮合时,高质量网格的图像。
当两个域同时捕捉两个域时,会导致网格。由于相对于两个域而产生了边界网,因此在较低的窄区域中,网格质量得到改善。

即使我们在两个相邻域中可能具有相同的尺寸规范,但我们网格网格的顺序可能会对所得网格产生很大的影响。重要的是要注意,当在同一操作中分配多个域时,计算机能够生成并行网格。由于这些原因,建议使用尽可能少的操作。

一个3D示例

最后,我们将研究3D盒子内的线圈,以查看这些效果如何在更高级的几何形状中出现。我们使用的线圈是适应性的线圈单导体线圈 - 矩形线,赛车座,闭合侧,在AC/DC模块部分库中可用。在我们的模型中,我们在线圈周围添加一个盒子并调整线圈,使一对旋转之间的区域变得非常狭窄,这意味着在转弯之间需要非常细的网格,以避免质量低的元素。在此示例中,我们想生成一个在周围盒子中粗糙的网格,在卷轴上有点细,在转弯之间的狭窄区域中足够细。

3D线圈模型的几何形状。
线圈几何形状。视图中的缩放显示了线圈转弯之间的狭窄区域。

我们开始通过设置全局来构建我们的网格序列尺寸节点到预定义值。要获得狭窄区域中足够小元素的网格,我们必须调整参数最小元素大小这样我们就可以解决狭窄的区域,该区域的高度约为1.7e-4 m。这是通过选择风俗在全球尺寸节点和编辑最小元素大小如下图所示,为2e-4 m。接下来,我们添加两个自由四面体操作并在第二个中选择线圈和周围的盒子。到第一个自由四面体节点,一个作用在线圈上的节点,我们添加了一个本地尺寸节点设置为预定义值普通的

网格元素大小的设置窗口的屏幕截图。
全球尺寸节点设置为然后最小元素大小设置为自定义值2E-4 m。

在下面的图中,我们可以看到与2D示例中的结果相似的结果:狭窄的区域的质量非常差,即使我们指定了一个小的元素最小元素大小。同样,这是网格划分操作排序的结果。当线圈通过第一个操作啮合时,周围框中的狭窄区域不会充当边界上元素大小的约束。因此,边界网是根据线圈上指定的网格大小生成的,即普通的。当周围的盒子被啮合时,共享边界的网格是固定的,因此狭窄区域中的网格元素被迫具有偏斜的形状。

当线圈在周围域之前啮合时,显示了网格的图像。
首先将线圈啮合时,导致网格。请注意,一半的盒子和一个线圈转弯已被排除在外。由于首先将线圈啮合,因此在狭窄区域(红色)中产生的四面体质量较差。

接下来,我们按照我们的最佳实践来构建一个新的网格序列。一个自由四面体添加操作并应用于整个几何形状。我们添加本地尺寸带有默认值的操作节点普通的和线圈作为域选择(如下图所示)。全球尺寸节点的设置如上一个序列中。

选择了带有自由四面体操作的网格元素设置的屏幕截图。
本地的尺寸节点指定代表线圈的域2-11的元素大小。

在构建此网格序列时,线圈边界的边界网格融合了很多,以尊重所有周围的几何形状。结果,在狭窄区域产生的网格元素更加细腻,质量更高。

当线圈和周围的域以一个操作中与高质量元素啮合时,会产生网格的图像。
当两个域同时啮合时,导致网格。由于整个几何形状在一个操作中都融合在一起,因此内部边界上的网格比以前更细很多,从而使狭窄区域的元素具有更好的质量。

概括

总之,我们已经看到,网格序列中的操作顺序对产生的网格有影响。这是因为生成的网格是固定的,因此从先前的操作节点中的任何网格都是以下操作的起点。因此,最好使用尽可能少的操作,然后添加尺寸全球或本地节点。此外,如果您需要在序列中进行多个操作(例如,如果您想拥有不同的元素类型),那么考虑其订单非常重要。

学到更多

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评论(4)

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托马斯·德雷本(Thomas Dreeben)
托马斯·德雷本(Thomas Dreeben)
2019年7月15日

这个主题是正确的,我可以遵循2D示例。但是我不能在3-D示例中遵循修复程序,我希望可以。狭窄的区域和周围的盒子是否都在同一域中,还是在不同的域中?如果它们在同一域中,我看不到改进的网格序列实际上是什么,我看不到任何网格序列如何解决问题。

艾伦·克鲁塞尔(Ellen Krusell)
艾伦·克鲁塞尔(Ellen Krusell)
2019年7月16日

嗨,托马斯,
3D示例遵循与第二个2D示例相同的原理。我们有两个域,即线圈和周围的盒子。线圈转弯之间的狭窄区域是周围盒子及其域的一部分。我们在此示例中进行的修复不是重新排序,就像在第二个2D示例中一样,使用一个操作而不是两个。通过这种方式,我们允许网格划分算法同时考虑整个几何形状。因此,当产生内部边界的网格时,考虑狭窄区域,从而导致较细的元素大小。关键是,如果您的模型不需要,则不必通过使用多个操作来引入订单。我希望这回答了你的问题!

奥斯卡·迪亚兹(Oscar Diaz)
奥斯卡·迪亚兹(Oscar Diaz)
2019年7月22日

赫吉·艾伦,
有趣的话题,与我日常使用comsol直接相关。我通常使用复杂的3D几何形状,通常不允许过多失败,从而导致构建网格时会出现错误。
一些问题:
1)将网格划分任务分解为不同的自由网络节点是否有些利润(机器功耗,简单)?我尝试了这种方法来分割整个网格划分,以换取不同的几何域,试图进行分步网格划分和检测故障区域。
2)遵循上一个问题并考虑您的建议:“最好使用尽可能少的操作并在全球或本地添加尺寸节点”;通过在边界和边缘上使用局部大小的节点来解决3D几何上解决网格问题的任何好处?
钉!

艾伦·克鲁塞尔(Ellen Krusell)
艾伦·克鲁塞尔(Ellen Krusell)
2019年7月23日

赫杰·奥斯卡,
我很高兴您发现这个话题很有趣。您的问题的答案可能取决于考虑哪种模型,但我将尝试通常回答您的问题。如果您对特定模型还有其他疑问,请随时与支持团队联系(//www.dvdachetez.com/support/case/)。
1)性能,使用多个自由网络节点没有优势。如果您的几何形状中有特别难以啮合的区域,则在网格划分时,相应的实体将在警告或错误消息中呈现,无论是否使用单个操作或多个操作。因此,通过使用逐步方法将几何形状隔断您的几何形状可能不是一个更简单的过程。
2)您评论中提到的最佳实践也适用于边缘和边界。IE。例如,如果您希望在边界上具有更细的元素大小,则建议使用本地或全局大小节点指定此元素,然后将边界与其他几何形状相同的操作隔离。在边界和/或边缘中添加尺寸规格是否会解决网格中的问题是很大程度上取决于的,因此,如果您有特定的模型,我建议您与支持团队联系。

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