Задание теплофизических свойств материалов и начальных условий

Когда геометрия задана и все константы определены, можно приступить к заданию теплофизических свойств. Для начала открываем меню Physics > Subdomain Settings или F8: откроется окно ввода коэффициентов соответствующих дифференциальных уравнений. Для каждого из физических режимов это окно имеет свой вид, и все поля будут рассмотрены в соответствующих главах. Здесь же мы рассмотрим только общие для всех режимов поля. На рисунке показано это окно для режима Heat Transfer by Conduction в трехмерном режиме. Наверху в поле Equation, указано текущее уравнение. В поле Subdomain selection, необходимо выбрать область, для которой определяются физические свойства. Если областей много, то нужно выделить все созданные из одного материала. Чтобы выделить все области надо нажать Ctrl +A.

Во вкладке Physics надо задать свойства материала, в данном случае теплофизические, для распространенных материалов можно воспользоваться встроенной библиотекой. В нестационарном режиме присутствует поле Time - scaling coefficient [Временной коэффициент]. Значение 1 соответствует заданию времени в секундах. Если мы рассматриваем процессы идущие значительно больше или меньше чем одна секунда, то удобнее задать другой коэффициент и указывать внешние воздействия в соответствующих единицах. Для того что бы работать с временем в минутах в это поле надо записать 1/60, если в часах то 1/3600 и т.д.

Кроме этого можно задать дополнительные параметры объекта. В режиме теплопереноса это объемная мощность. В режиме уравнения Навье-Стокса и Конвекции это скорость потока по всем осям. В каждом из полей можно вводить математические выражения, синтаксис такой же как у MATLAB, но удобнее вводить в поля не формулы, а названия переменных, и определять их через Options > Expression.

В режимах связанных с конвекциях или потоком жидкости во вкладке появляется кнопка Artificial Diffusion … [Искусственная диффузия] она позволяет стабилизировать решение. Метод конечных элементов подразумевает некоторую дискретизацию пространства. При моделировании явлений переноса в сложных объектах это может привести к нестабильности решения. Нестабильность можно обнаружить увидев большие колебания значений в областях с большими градиентами. Из-за больших колебаний решение может несходится. Нажимая Solve > Restart [Решать>Заново] новое решение будет отличаться от предыдущего. Методы стабилизации решения основаны на добавлении малых слагаемых в дифференциальные уравнения.

Вкладка Init предназначена для задания начальных условий, в данном случае это температура. Вкладка Element позволяет выбрать вид конечных элементов и их коэффициенты.

В последней версии программы COMSOL 3.2 появились вкладки Groups и Color. Вкладка Group позволяет распределить различные элементы по группам и менять свойства сразу у всей группы. По умолчанию, они раскрашиваются в разные цвета, изменить этот режим можно с помощью вкладки Color.