处理COMSOL求解时初始值不一致

2022年4月18日 浏览：1987 收藏：1



我们在使用 COMSOL Multiphysics 设置瞬态模型，计算时经常会碰到软件报错：“初始条件与载荷和边界条件不一致”。


在进行流体瞬态流动研究时最容易出现这种问题，在任意瞬态模型中也可能出现同类问题。


在计算开始时，经常遇到求解器采用非常小的时间步长，或者求解器将报告类似错误消息: “找不到一致的初始值，最后一个时间步不收敛”。


碰到这类问题我们该怎么办呢，解决该问题的办法有2种，下面我们一起来看一下。 

注意：在使用下列方法的前提下是先检查边界条件、参数设置是否准确，这些都是正确的前提下还是报错“初始条件与载荷和边界条件不一致”。可以下面方法去处理。

解决办法：


(1) 使用稳态研究的结果作为瞬态研究的初始值。
单个研究可以包含多个步骤，且默认情况下，每个步骤的结果都会作为初始值传递到下一步骤。

因此，在瞬态研究步骤之前添加一个稳态步骤， 可以先求解稳态假设下的流场，从而为瞬态步骤提供一致的初始值， 即替代物理场接口初始特征值中指定的初始值。只要这 2个步骤在同一研究中，就不需要更改其他设置，求解完成后将重新计算这 2个步骤。

这种方法也有一些缺点: 首先，稳态解可能根本不存在，或者从数值上得到稳态解非常困难; 其次，如果系统是从静止状态开始演化的，瞬态模型的目标可能是研究模型启动时的特性，那么本方法可能不适用。 

(2) 设置逐渐增加的边界条件。

可以在初始值的基础上逐渐增加瞬态模型的载荷和边界条件。

最常见的情况是处于平衡状态的系统，其各个位置的初始值均为0。可以使用具有平滑功能的内置阶跃函数，阶跃函数的参数设置和函数图如下图。其他一些内置函数也包含平滑处理选项，默认情况下，所有这些函数在平滑处理区域开始处的时间导数均为0。

平滑后的阶跃函数可用于修改载荷和边界条件，进行平滑处理要选择时间跨度，需要注意的是: 在层流流动情况下，不能为了引入超声速激波而过快地提高流场速度; 对于电磁波问题，流场速度一般不超过光速。

如果模型仍然存在收敛问题，可能是因为网格划分不够细。平滑后的阶跃函数可用于修改载荷和边界条件，以达到我们需要的效果。

处理COMSOL求解时初始值不一致的图1


关于comsol常见问题解答 参数化扫描——Comsol中的灵敏度分析功能
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