MATLAB.Exponenta
MATLAB и Simulink на русском
Технологии разработки и отладки
		сложных технических систем

Femlab

Система конечноэлементных расчётов FEMLAB 3.x. Документация.

2.1.5 Обзор прикладных режимов FEMLAB

Прикладной режим - режим моделирования, соответствующий некоторой технической или научной дисциплине либо некоторому стандартному виду PDE и граничных условий. В системе FEMLAB реализованы "физические" и "уравнение-основанные" прикладные режимы. Последние предназначены для решения классических и обобщённых PDE без привязки к физическим явлениям. "Физические" прикладные режимы привязаны к конкретным техническим или научным дисциплинам, уравнения в них записываются в терминах этих дисциплин, здесь имеются предопределённые шаблоны и интерфейсы пользователя. Несмотря на привязку к специфическим областям науки и техники, в этих прикладных режимах есть средства просмотра и редактирования обобщённых PDE. Это особенно полезно в тех случаях, когда прикладной режим не совсем точно соответствует моделируемому процессу, а также при изучении технической или научной дисциплины.

Система FEMLAB состоит из ядра и модулей расширения. Ядро FEMLAB - главная лицензируемая единица пакета FEMLAB, в которой имеется базовый набор прикладных режимов и функций. Модуль расширения FEMLAB - дополнительная лицензируемая единица пакета FEMLAB, в которой имеется усовершенствованный набор прикладных режимов из области науки и техники, соответствующей названию модуля. Фирма Comsol поставляет три модуля расширения. Каждый из этих модулей расширения может работать только в комплекте с ядром.

В табл. 2.1.5.1 дан перечень прикладных режимов ядра с указанием возможности их выбора в одномерном, двумерном и трёхмерном режимах моделирования.

Прикладной режим

1D

2D

3D

Акустика

 

 

 

Акустика

 

Да

Да

Диффузия

 

 

 

Конвекция и диффузия

Да

Да

Да

Диффузия

Да

Да

Да

Электромагнетизм

 

 

 

Переменное гармоническое электромагнитное поле

 

Да

 

Электрическое поле постоянного тока

 

Да

Да

Электростатика

 

Да

Да

Магнитостатика

 

Да

Да

Теплопередача

 

 

 

Конвекция и кондукция

Да

Да

Да

Кондукция

Да

Да

Да

Динамические потоки

 

 

 

Несжимаемые потоки, описываемые уравнениями Навье-Стокса

 

Да

Да

Структурная механика

 

 

 

План деформаций

 

Да

Да

План напряжений

 

Да

Да

Трёхмерное солидное (твердотельное) моделирование

 

 

Да

"Уравнение-основанные"прикладные режимы

 

 

 

Коэффициентная форма

Да

Да

Да

Генеральная форма

Да

Да

Да

Ослабленная проекционная форма, определённая на подобластях максимальной размерности (зонах)

Да

Да

Да

Ослабленная проекционная форма, определённая на границах

Да

Да

Да

Ослабленная проекционная форма, определённая на рёбрах

 

 

Да

Ослабленная проекционная форма, определённая на точечных объектах

 

Да

Да

Классические PDE

 

 

 

Уравнение конвекции - диффузии

Да

Да

Да

Уравнение Лапласа

Да

Да

Да

Уравнение теплопроводности

Да

Да

Да

Уравнение Гельмгольца

Да

Да

Да

Уравнение Пуассона

Да

Да

Да

Уравнение Шрёдингера

Да

Да

Да

Волновое уравнение

Да

Да

Да

В системе FEMLAB есть простые и составные прикладные режимы. В табл. 2.1.5.1 представлены простые прикладные режимы. Составные прикладные режимы представляют собой совокупность простых прикладных режимов, которые могут быть взаимосвязаны. Составные прикладные режимы иначе называют мультифизическими. Составление прикладных режимов осуществляется средствами мультифизического комбинирования. Взаимосвязи организуются средствами конструирования моделей при помощи системы (механизма) переменных FEMLAB.

Когда моделируется реальная система, часто приходится учитывать взаимосвязи между различными физическими явлениями и физическими полями. Например, электрофизические свойства материала могут изменяться в зависимости от температуры. А объёмная плотность мощности тепловых источников зависит от плотности тока в веществе. В такой системе наблюдается двусторонняя взаимосвязь между электромагнитными и тепловыми явлениями. Моделирование такого рода взаимосвязанных явлений начинается с комбинирования двух прикладных режимов: Электрическое поле постоянного тока и Кондукция. Далее после построения геометрии расчётной области переходим в режим задания физических параметров. В этом режиме в строки редактирования удельной электрической проводимости и объёмной плотности мощности тепловых источников нужно вписать определяющие выражения, содержащие зависимые и др. переменные обоих прикладных режимов. Пусть в электромагнитном прикладном режиме зависимой переменной является скалярный электрический потенциал V, а в тепловом - температура T. Градиент потенциала определяется через переменные FEMLAB выражением векторного анализа grad V = 1x*Vx+1y*Vy+1z*Vz. Тогда определяющие выражения для названных двух физических величин могут быть записаны в виде:

где - удельная электрическая проводимость вещества, - то же при температуре T0, - температурный коэффициент сопротивления, Q - объёмная плотность мощности тепловых источников.

Более подробно технология моделирования изложена в п. 4.10.2.


Поиск по сайту:

Система Orphus

Яндекс.Метрика