COMSOL学习1

【本人原载于CSDN,发现仿真技术邻更适合,遂搬运过来】

打算记录一下学习comsol的过程,学习内容是官方案例、复现论文和其他自己想到的模型,分享一些收获方便大家,记下一些疑惑日后解决。

最近在复现一篇博士学位论文《接地网频域性能及杆塔接地极冲击特性的数值分析及试验研究》,自己读硕士研究生的时候尝试复现,只做出了一个不完全的冲击接地模型的山寨版。全文的仿真模型主要有低频、高频和冲击接地三种。

一、冲击:难点在材料参数(土壤电阻率)高度非线性,而边界条件(冲击电流)又是个时变的,仿真周期只有20us。

第一次尝试:把所有条件机械的堆上,算了约3天,不会报错,但是进度条在某个地方就不动了;

第二次尝试:把材料参数(土壤电阻率)突变点的过渡区间调大一些,就能算出来了,但是大冲击电流时计算结果会偏差较大;

第三次尝试:恰好最近对流体计算有些兴趣,学了动网格技术,就用上了。具体是把靠近接地体的土壤域设置为动网格,每个时间步都重新进行剖分。为加快计算速度,没做三维的,做了一个二维轴对称的垂直接地体模型,与文中结果基本一致,但在三维计算水平接地体时,仍然是进度条卡住。

二、频域:电感效应和趋肤效应不好做,电感效应要涉及到磁场,趋肤效应文中用了阻抗边界条件。

第一种模型:使用磁场(mf),但是将整个域设置为磁场后,线圈入口设置为接地体顶端,而不知道磁场从哪里抽出,即不知道线圈的出口在哪里,放弃;

第二种模型:使用磁场和电场(mef),在磁绝缘节点下加终端和接地,接地体顶端加激励,模型边界(近似无穷远)加接地,计算此模型进度条易卡住,收敛性跟几何、剖分都有关系,但计算出来的结果趋势正确;

第三种模型:尝试使用文中提及的阻抗边界条件减少剖分量、增加收敛性,但是阻抗边界只能加在整个模型的边界上。于是把接地体做差集扣去,成功的加上了阻抗边界,但是因为接地体没了没法加激励,放弃。

总结:或许作者是严谨起见,这篇博士论文很多数学推导,很多都看不懂,单纯复现也许不需要这么深的功底。山寨的垂直接地极冲击模型较准确,水平和复杂接地体做不出来;山寨的高频模型只能做到简单几何、趋势正确,其他失败。

电磁场有限元电气工程COMSOL电磁仿真分析动网格

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