用于多物理場(chǎng)和多尺度模擬的域耦合

在耦合物理來解決多物理場(chǎng)或多尺度模擬時(shí)，您必須考慮數(shù)值域是否重疊或鄰接，以定義域耦合類型。疇耦合類型包括點(diǎn)耦合、面耦合和體耦合。

l點(diǎn)耦合是發(fā)生在與物體相關(guān)的離散位置的耦合。點(diǎn)耦合的一個(gè)例子是耦合Abaqus與一維(1D)降階模型。在這種情況下，一維模型的點(diǎn)必須與Abaqus模型中的同位節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。

l表面耦合涉及不同的域，在這些域中，場(chǎng)被交換并映射到一個(gè)共同的界面上。表面耦合的一個(gè)例子是一個(gè)流體-結(jié)構(gòu)模擬，其中的流體和固體域是不同的，和字段進(jìn)行交換，并映射在界面表面的流體和固體毗鄰。

l體積耦合包括重疊的區(qū)域和交換并映射在物體體積上的場(chǎng)。體積耦合的一個(gè)例子是順序熱應(yīng)力模擬;體內(nèi)的溫度場(chǎng)導(dǎo)致熱膨脹，并且熱和應(yīng)力域重疊。

選擇域耦合類型(點(diǎn)、面或體積)，而不依賴于場(chǎng)的評(píng)估位置。例如，在順序熱應(yīng)力分析中，您應(yīng)該通過提供單元集來定義主體的體積，盡管溫度是在節(jié)點(diǎn)處計(jì)算的。通過指定卷，射器使用拓?fù)湫畔硖峁┚_的映射。如果選擇點(diǎn)來表示域，映射器將使用精度較低的點(diǎn)云算法。

映射操作

映射操作由兩部分組成：

搜索源網(wǎng)格和目標(biāo)網(wǎng)格的成員(節(jié)點(diǎn)、元素或集成點(diǎn))之間的關(guān)聯(lián)：

l使用插值和積分算法將場(chǎng)值從源網(wǎng)格轉(zhuǎn)移到目標(biāo)網(wǎng)格的計(jì)算。

l搜索算法在源網(wǎng)格和目標(biāo)網(wǎng)格的成員之間建立一對(duì)一的關(guān)聯(lián)。這種關(guān)聯(lián)是如何形成的，以及是否在源網(wǎng)格或目標(biāo)網(wǎng)格上搜索感興趣的成員取決于映射算法(參見映射算法)。當(dāng)耦合的表面域，表面法線是用來區(qū)分哪些面(SPOS或SNEG)是鄰接。執(zhí)行搜索使得源區(qū)域和目標(biāo)區(qū)域的表面法線彼此面對(duì)。

為了便于討論，映射類別定義了一組在將字段從源網(wǎng)格映射到目標(biāo)網(wǎng)格時(shí)執(zhí)行的類似映射操作。該領(lǐng)域的物理特性(強(qiáng)烈的或廣泛的)和位置，它的評(píng)價(jià)定義的類別(見表1)。在映射類別中，可能有一個(gè)或多個(gè)可供選擇的算法。

表1：映射類別。

映射算法

下面介紹四種映射算法類別。為了簡(jiǎn)化討論，術(shù)語“元素”表示體域的元素和面域的面。

第1類：基于源元素形狀函數(shù)的插值

映射類別1適用于將源網(wǎng)格的密集節(jié)點(diǎn)場(chǎng)映射到目標(biāo)網(wǎng)格上的密集節(jié)點(diǎn)場(chǎng)或積分點(diǎn)場(chǎng)。示例包括在源網(wǎng)格和目標(biāo)網(wǎng)格之間將節(jié)點(diǎn)置換或從結(jié)構(gòu)解算器(在節(jié)點(diǎn)處計(jì)算)的速度映射到CFD解算器(通常在流體單元中心計(jì)算)的速度。

如果源網(wǎng)格是基于單元的，則目標(biāo)節(jié)點(diǎn)或積分點(diǎn)被投影到源網(wǎng)格上，搜索算法找到最近的源單元和目標(biāo)點(diǎn)在源單元內(nèi)的投影位置。然后使用源元素的形狀函數(shù)對(duì)目標(biāo)場(chǎng)進(jìn)行插值。如果源網(wǎng)格是離散的，采用類似的算法使用點(diǎn)云搜索算法。點(diǎn)云搜索算法尋找最近的源節(jié)點(diǎn)，形成虛擬單元對(duì)場(chǎng)值進(jìn)行插值。

第2類：基于目標(biāo)元素形狀函數(shù)的插值

映射類別2是適用于廣泛的節(jié)點(diǎn)字段映射到廣泛的領(lǐng)域，例如，射源和目標(biāo)網(wǎng)格之間的節(jié)點(diǎn)力。

如果源網(wǎng)格是基于元素的，則源節(jié)點(diǎn)被投影到目標(biāo)網(wǎng)格上，并且搜索算法找到最近的目標(biāo)元素和目標(biāo)元素內(nèi)源節(jié)點(diǎn)被投影的位置。然后使用目標(biāo)元素的形狀函數(shù)來分布源場(chǎng)。如果目標(biāo)網(wǎng)格是離散的，采用類似的算法使用點(diǎn)云搜索算法。點(diǎn)云搜索算法找到最近的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并形成一個(gè)虛擬元素分布的字段值。在這種情況下，總數(shù)量在界面上是守恒的;然而，分布可能不太準(zhǔn)確。

第3類：源元素上的外推和內(nèi)插

映射類別3適用于將密集積分點(diǎn)場(chǎng)映射到目標(biāo)網(wǎng)格上的密集節(jié)點(diǎn)場(chǎng)或積分點(diǎn)場(chǎng)。一個(gè)例子是映射源和目標(biāo)網(wǎng)格之間的應(yīng)力。

源網(wǎng)格必須是基于元素的。該字段首先外推到源網(wǎng)格上的每個(gè)元素的節(jié)點(diǎn)。外推后，單元應(yīng)力值被保留，相鄰單元之間的平均值被做。目標(biāo)節(jié)點(diǎn)或積分點(diǎn)投影到源網(wǎng)格上，搜索算法查找最近的源元素和目標(biāo)點(diǎn)在源元素內(nèi)的投影位置。然后使用源元素的形狀函數(shù)對(duì)目標(biāo)場(chǎng)進(jìn)行插值。

第四類：集約與粗放相結(jié)合

映射類別4使用集成方法，適用于將密集的集成點(diǎn)域映射到廣泛的節(jié)點(diǎn)域。有兩種算法:子元素算法和全局保守算法。

子元素算法

子元素算法提供了一個(gè)平滑分布的保守映射。它要求目標(biāo)網(wǎng)格是基于元素的。每個(gè)目標(biāo)元素被劃分為子元素。對(duì)于每個(gè)子元素，該算法根據(jù)類別1中描述的過程定位源字段值:基于源元素的形狀函數(shù)進(jìn)行插值，并對(duì)所有子元素的值進(jìn)行求和。子元素的數(shù)量是自動(dòng)確定的，以提供準(zhǔn)確的結(jié)果。

輸入文件用法：

使用以下選項(xiàng)來選擇子元素算法：

*字段映射器控件，映射器算法=子元素e

全局保守算法

全局保守算法提供了整個(gè)區(qū)域的保守結(jié)果。它要求目標(biāo)網(wǎng)格是基于元素的。這種算法在計(jì)算上比子元素算法更便宜;然而，映射字段在某些情況下可能會(huì)顯示出不均勻的分布。全局保守法通過在源元素上對(duì)場(chǎng)進(jìn)行積分來擴(kuò)展源場(chǎng)，然后對(duì)于每個(gè)源節(jié)點(diǎn)，根據(jù)第2類:基于目標(biāo)元素形狀函數(shù)的插值中所述的過程計(jì)算場(chǎng)值。

輸入文件用法：

使用以下選項(xiàng)選擇全局保守算法：

字段映射器控件，映射器算法=全局保守性

溫馨提示：

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