手动设置几何多重网格求解器

问题描述

几何多重网格求解器基于一系列网格而非单个网格求解有限元问题，可以加快迭代求解器的收敛速度。多重网格算法从初始物理场控制的网格或用户定义的网格开始，自动构建一系列较粗化的网格。

一系列多重网格层的示例：左侧为原始网格，中间和右侧为两个较粗化的多重网格层。

每个附加网格的粗化程度大约是前一个网格的两倍。网格总数取决于模型的大小：多重网格由求解器自动构建，直到最粗网格产生足够少的自由度数供直接求解器进行求解。

为什么多重网格求解器会求解失败？

错误：设置多重网格时出现问题 在构建多重网格层时，最粗网格的网格大小可能大于模型最小几何特征的大小。当几何包含具有大宽高比的小特征或零件时，通常就是这种情况。

解决方法

我们可以采用不同的策略来解决这个问题，并使用迭代多重网格求解器解析大型模型。我们以下面这个几何为例来进行说明：

该立方体由一种材料制成，其中包含由另一种材料制成的球体，球体外涂覆的薄层采用了第三种材料。该层的厚度远小于球体的大小，这将导致多重网格求解器无法求解。

方法 1：将失败的多重网格替换成用户定义的网格。

我们不是让网格生成器基于初始网格自动构建较粗化的网格，而是使用用户定义的网格序列手动构建失败的网格，并在多重网格求解器设置中选择这些网格。您可以在多重网格 1 的设置中查看求解模型所需的多重网格层数：

本例需要三个附加网格，如多重网格层数中所示。单击计算按钮后，求解器返回错误消息：“设置多重网格时出现问题”。您可以在多重网格 1 的设置中选择保留生成的多重网格层，为多重网格生成可视化效果，并查看失败的网格数：

重新计算解之后，多重网格层会作为子特征添加到求解器节点步骤 1：稳态中：

此时需要在显示选项卡中激活高级研究选项。

模型开发器中将显示相应的较粗化网格：

“网格 1”是原始网格。“网格 2”到 4 分别表示多重网格层 1 到 3。如上面的快照所示，“网格 4”太粗化，无法将几何离散化，因此失败。

网格失败示例。左：薄层每一侧的表面彼此相交，导致网格划分错误。网格由四面体单元组成。右：对薄层使用扫掠（结构化）网格而不是默认的四面体单元时，不会发生表面相交的情况。

您可以采用以下策略之一来修复网格 4：

• 使用较细化的网格或扫掠网格手动构建网格 4 的网格划分序列。
• 添加新的粗化网格（网格 5），并将多重网格层 3 中的设置从网格 4 改为网格 5。
• 删除最粗化的网格（网格 4）以及步骤 1：稳态下对应的多重网格层 3 节点，从而减少多重网格层数：

方法 2：手动构建所有多重网格层

您可以使用用户定义的网格划分序列手动构建网格。每个后续网格的粗化程度应约为前一个网格的两倍。在步骤 1：稳态中将初始网格设为网格 1，并将附加网格设为步骤 1：稳态的多重网格层子特征（例如，“多重网格层 1”和 3 应分别设为“网格 2”和 4。）

如果多重网格层子特征不可用，请激活显示选项卡中的高级研究选项，如前所述。 在求解器设置中，将层次结构生成方法改为手动：

将求解器设置设为手动的快照：

如果您有任何问题，请通过电子邮件 support@comsol.com 联系技术支持团队。

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