平台: 所有平台 版本: 所有版本

问题描述

我如何利用Comsol模型中的对称性?

解决方案

使用对称来减少模型大小

通过在模型中使用对称性,您可以将其尺寸降低一半或更长时间,从而使其成为解决大问题的有效工具。这适用于几何和建模假设包括对称性的情况。对称性最重要的类型是轴向对称性,对称性和反对称平面或线条。

  • 轴向对称性对于圆柱形和相似的3D几何形状是常见的。如果几何形状是轴对称的,则径向(r)和垂直(z)方向存在变化,而不是在角度() 方向。然后,您可以在RZ平面而不是完整的3D模型中解决一个2D问题,该模型可以节省大量的内存和计算时间。许多Comsol多物理物理界面都有轴对称版本可用,并考虑了轴向对称性。
  • 在2D和3D模型中,对称性和反对称平面或线路都是常见的。对称性意味着模型在分隔线或平面的两侧都是相同的。对于标量场,正常通量在整个对称线上为零。在结构力学中,对称条件不同。反对称性意味着模型的加载在分隔线或平面的任一侧都相对平衡。对于标量场,因变量沿反对称平面或线路为0。结构力学应用具有其他反对称条件。许多物理界面具有直接作为功能可用的对称条件。

为了利用对称平面和对称线,所有几何,材料特性和边界条件都必须是对称的,并且任何载荷或源必须对称或反对称。然后,您可以构建对称部分的模型,该模型可以是全几何形状的一半,四分之一或八分之一,并应用适当的对称性(或反对称)边界条件。

飞机显示了电装料散热器几何形状的对称性

电子包装和带有对称平面的散热器示例之间的热接触电阻,称为灰色工作平面。模型几何形状中只有16个用于计算解决方案。

例子

有关在流体动力学和传热中使用对称平面的示例,请参见模型自由对流

上面显示的模型电子包和散热器之间的热接触电阻在传热模块示例中可用。

有关使用对称平面的高频电磁应用的示例,请参见模型微波炉从RF模块。

该模型带孔的消声器,在声学模块中可用,模拟了带有挡板和管道的汽车消声器,以适用于一系列频率。

有关磁场建模中对称性的概述,请参见:利用对称性来简化磁场建模

可能的陷阱

在结构力学中,在某些情况下,即使问题起初可能看起来如此,结果也不纯粹是对称的。

  • 对称结构中的本征可以是对称和反对称的。您需要对一半的几何形状进行两项研究,一组为每组边界条件,以捕获所有特征。如果有多个对称性(例如对结构的四分之一建模),则必须考虑所有边界条件的排列。
  • 在线性化屈曲分析中,对称结构的最低屈曲模式可以是对称的或反对称的。
  • 轴向对称性只能用于在特征值分析(特征频率或屈曲)的情况下找到轴向对称的本征码。
  • 反对称边界条件通常与固体的几何非线性分析不兼容,因为约束将去除描述有限旋转所必需的应变项
    反对称部分。
查找更多信息

有关有效建模实践的更多提示,请参见comsol多物理参考手册,在本节中建模指南。