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用于建模无限范围的几何和网格设置

在许多情况下，重要的是能够代表一个无限的区域。comsol多物理学^®包含功能和功能，使您能够建模无限范围的区域。本文解释了用于建模该区域及其使用的应用区域的不同选项。我们还将解决这些区域的建模设置和网络。

无限范围建模域的功能

有四个选择无限范围的区域，它们每个都有不同的适用性领域：

这无限元素域功能是用于理事方程，这些方程在本质上是扩散的。通常使用的接口包括固体中的传热，，，，静电，，，，电流，和磁场。无限元件代表沿着某些坐标轴拉伸的区域，其效果是近似无限大的域。
这完美匹配的层（PML）域功能是针对自然界像波浪状的固定管状方程式的，其中磁场描述了能量的辐射，例如电磁波，频域和压力声学接口。PML充当一个几乎理想的辐射吸收器。
这吸收层功能是PML的时间域类似物。它也是用于管理方程式的波浪状本质上，但是通过时间解释方法来解决的，例如电磁波，明确的时间和压力声学，时间明确接口。
这混合BEM-FEM方法可用于某些物理组合。这在模型的体积内使用有限元公式，以及外表面上的边界元素公式。以下模型体现了混合BEM-FEM方法：

前三个选项，无限元素，，，，PML，和吸收层，在此处解决特定的几何设置和网格划分要求。

一种示意图，显示出感兴趣的绿色圆圈区域，周围是一个无限范围的区域，显示为蓝色圆圈。
感兴趣区域（绿色）处于无限程度（蓝色）区域的情况。

这些特征的最典型用法是建模感兴趣区域的情况，该区域在无限程度的区域内完全封装，如上图所述。为了准确捕获感兴趣区域的行为，必须解决该区域以及无限范围区域的相关管理方程。但是，解决无限区域中的田地是计算上不可能的，因此使用各种策略将模型截断为合理的尺寸。无限元素，PML和吸收层是具有相似设置，用法和（除了除外）的截断策略吸收层）类似的网格要求。我们将详细介绍本文稍后的这三个功能的几何形状和网格划分要求。

要确定您使用的物理学是否支持上述任何选项，请首先将物理添加到您的模型中，然后右键单击定义节点或转到定义工具栏。取决于您的模型中存在哪些物理学，一个，某些或以上所有选项都不会存在。

comsol多物理学中模型树的屏幕截图，其中选择了定义节点，其选项列表已扩展。

在模型树中的定义节点下的无限元素域特征的屏幕截图。

这无限元素域功能可用定义节点（左）以及该功能位于模型树中的位置（右）。

无限元素，完美匹配的层和吸收层的几何设置

不管使用无限元素，PML或吸收层是否正在使用，几何设置都是相同的。如果在2D中进行建模，则应将几何形状设置为下面所示的两个情况之一，描述了笛卡尔或圆柱形无限域。

并排示意图显示了笛卡尔和圆柱无限域的2D模型几何形状。
2D中笛卡尔（左）和圆柱（右）无限域的几何形状的可视化。

如果以2D轴对称性进行建模，则应将几何形状设置为这两种情况之一，描述了球形或圆柱形无限结构域：

并排示意图显示了2D轴对称的笛卡尔和圆柱形无限结构域的模型几何形状。
2D轴对称性中球形（左）和圆柱（右）无限结构域的几何形状的可视化。

如果在3D中进行建模，则应将几何形状设置为这三种情况之一，代表球形，笛卡尔或圆柱形结构域：

3示意图显示了面积，笛卡尔和圆柱形无限结构域的3D模型几何形状。
3D中球形（左），笛卡尔（中）和圆柱（右）无限域的几何形状的可视化。省略了一些无限域以及感兴趣的内部域以进行可视化。

请注意，在2D中，长方形和圆圈，在3D中，领域，，，，堵塞，和圆柱几何特征都包括介绍的选项层，这将简化上述情况的设置。典型的是使这些域的厚度约为建模空间的整体尺寸的十分之一。从感兴趣区域到无限域的距离是需要研究的参数。重要的是，对于笛卡尔和圆柱案例，有单独的角域。

左侧的模型树的视图，中心的球形几何形状的设置窗口，以及右侧的图形窗口中的灰色球形模型几何形状。
通过设置a的窗口领域几何操作，在层部分。这无限元素域功能被分配给此模型中的最外层。

圆柱和球形案例的特殊注意事项

当几何形状是圆柱形或球形时，在3D情况下，无限元素，，，，完美匹配的层，或者吸收层功能都将提供定义中心坐标的选项，并（对于圆柱形情况）中心轴方向。

无限元素域设置窗口的屏幕截图扩展了几何和缩放部分。

完美匹配的图层设置窗口的屏幕截图，并扩展了几何和缩放部分。

吸收层设置窗口的屏幕截图，并扩展了几何和缩放部分。

这设置an无限元素域（左边），完美匹配的层（中心），以及吸收层（右）3D圆柱形几何表壳的节点。

应根据几何形状的何处和方式对其进行调整。尽管没有必要，但通常是很好的做法，将模型集中到原始和z-轴。同样，在2D和2D轴对称性中，请确保几何方向与特征设置匹配。

网格划分的注意事项

对于无限元件和完美匹配的层的情况，必须匹配坐标伸展方向，吸收方向，这一点很重要。网格应该看起来与下图相似。在2D中使用映射的网格，然后在3D中扫过网格，以产生这些类型的网格。出于数值原因，对于这些域中的元素不太扭曲或伸展是有益的。我们建议从这些域中至少从五个元素开始，然后始终执行网状细化研究。

并排图像显示了2D笛卡尔和圆柱模型中无限元件和完美匹配的层域的网格。
可视化适当的无限元件或与2D笛卡尔（左）和圆柱（右）情况的完美匹配的层网格。

并排图像显示了2D轴对称笛卡尔和圆柱模型中无限元件和完美匹配的层域的网格。
可视化适当的无限元件或与2D轴对称球形（左）和圆柱（右）情况的完美匹配的层网格。

3个图像显示了3D球形，笛卡尔和圆柱模型中无限元件和完美匹配的层域的网格。
3D球形（左），笛卡尔（中）和圆柱形（右）情况的适当无限元件或完全匹配的层网格的可视化。未显示其他域上的网格。

模型文件包含笛卡尔，圆柱和球形几何案例上方的几何形状和网格划分的示例，其中提供了在最外层层中表示无限元素域。请注意吸收层在时间说明方法中使用的域特征应与三角形（以2D）或四面体（以3D）为单位进行分配，而不是与扫掠网状的元素。

随附的模型文件中的网格已为每个几何形状手动构建。但是，在comsol多物理学中^®，并非总是有必要手动构建这些网格。默认的，物理控制的网格序列类型将自动网格任何无限范围的区域，无论您是否有无限元素域，，，，PML，或在模拟中吸收层。有关这些功能的更多信息，请参阅无限元素，完美匹配的层和吸收层部分全球和本地定义章节comsol多物理参考手册。

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