邊界條件設(shè)置的案例
邊界條件設(shè)置圖片
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通過設(shè)置FDTD邊界條件提高三維結(jié)構(gòu)計(jì)算效率
本篇以AZO-Ag-AZO三層平面薄膜為例，在計(jì)算該結(jié)構(gòu)的透射率、吸收率或反射率等參數(shù)過程中，通過不同的邊界條件設(shè)置實(shí)現(xiàn)了計(jì)算時(shí)間和內(nèi)存的縮減，提高仿真效率。
1. 結(jié)構(gòu)布置
2. 模型三維示意圖：中間為Ag層，上下兩層為AZO層
3. 三維FDTD仿真區(qū)域設(shè)定
4. 最常見的構(gòu)造二維周期無限大結(jié)構(gòu)的方方法是設(shè)置兩對(duì)周期性邊界條件：x min，x max，y min，y max均為periodic。
5. 常見FDTD區(qū)域俯視圖
6. 特殊的，若結(jié)構(gòu)在X或Y方向?qū)ΨQ分布，可選擇該方向上的symmetric條件
7. 結(jié)構(gòu)在X方向?qū)ΨQ分布的FDTD區(qū)域，只計(jì)算其中一半?yún)^(qū)域的電磁場特征
8. 若結(jié)構(gòu)平面在X和Y方向上均對(duì)稱分布，可選其中一組為Anti-symmetric條件
9. 在對(duì)稱-反對(duì)稱邊界條件的設(shè)置下，僅計(jì)算模型FDTD區(qū)域的1/4
10. 三種情況下分別對(duì)應(yīng)的計(jì)算內(nèi)存要求，依次遞減。
11. 上下AZO層厚度不同時(shí)在550 nm波長下的透射率譜
總結(jié)：周期性邊界條件的設(shè)定可為特殊結(jié)構(gòu)制定合適的計(jì)算策略，可大大降低模型仿真對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的要求，縮減計(jì)算時(shí)間，提高計(jì)算效率，尤其是對(duì)需要大量參數(shù)化掃描結(jié)構(gòu)計(jì)算的情形。
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展開 仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設(shè)置邊界條件的方法
2、Layer Stack中的邊界條件設(shè)置
在Layer Stack中對(duì)于邊界條件的設(shè)置都位于Analysis區(qū)域，如下圖，包括Etch，Rough和Solver三個(gè)部分，對(duì)每一個(gè)金屬層，都可以指定這三項(xiàng)設(shè)置。
? Etch：控制本層的橫截面形狀。
Etch factor（蝕刻因子）定義如下：
etch_factor = layer_thickness / (bottom_dimension - top_dimension) / 2
當(dāng)top值大于bottom時(shí)，蝕刻因子為負(fù)，top值小于bottom時(shí)，蝕刻因子為正。在HFSS中，只有信號(hào)層具有蝕刻因子，介質(zhì)層和負(fù)信號(hào)層不具有信號(hào)因子。
? Rough：設(shè)置本層的金屬表面粗糙度。
金屬表面粗糙度與傳導(dǎo)損耗有關(guān)。其中Top，Bottom和Side的表面粗糙度都可以獨(dú)立設(shè)置。對(duì)于Groisse模型，可將表面粗糙度模型定義為值或變量，Groisse是傳統(tǒng)模型，不具有因果性，僅適用于頻域計(jì)算。最大阻抗倍增因子限制為2，對(duì)應(yīng)高度拋光導(dǎo)體表面。傳統(tǒng)項(xiàng)目默認(rèn)使用Groisse模型。對(duì)于Huray模型，還需要設(shè)置Nodule radius和Hall-Huray surface ratio。Huray模型具有因果性。
? Solver控制HFSS 3D Layout在低頻時(shí)對(duì)本層金屬的處理方法。
推薦使用DC thickness，并設(shè)置為Effective，可以在只使用面網(wǎng)格的情況下，準(zhǔn)確計(jì)算金屬的低頻損耗。
文章來源于南京安世亞太，作者朱秀珍
展開 STAR CCM+中關(guān)于邊界條件的設(shè)置(一)
在CFD計(jì)算時(shí)邊界條件的設(shè)置是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，邊界條件的準(zhǔn)確與否會(huì)直接影響最終的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算的收斂速度，計(jì)算假設(shè)的合理性等等。邊界條件表示的是使用數(shù)學(xué)的方法將求解域與外部空間相互作用的結(jié)果，使用邊界上條件進(jìn)行假設(shè)。值得注意的是一個(gè)CFD求解精度只能達(dá)到邊界條件的精度。
1.邊界條件類型概述
從求解空間上分可以分為內(nèi)流場和外流場：
下圖是內(nèi)流場示意圖，一般類型的內(nèi)流場包含了入口、出口和壁面。入口有速度入口、質(zhì)量流量入口和總壓入口；出口有出口和靜壓出口；壁面有光滑壁面、粗糙壁面、移動(dòng)壁面、絕熱壁面等等。在STARCCM+中使用不同的圖標(biāo)表示出來。
下圖是外流場示意圖，一般類型的外流場包含了入口、出口和壁面。入口有速度入口、質(zhì)量流量入口和總壓入口；出口有出口和靜壓出口；目標(biāo)壁面有光滑壁面、粗糙壁面、移動(dòng)壁面、絕熱壁面等等；地面有光滑壁面、粗糙壁面、移動(dòng)壁面、絕熱壁面等等；頂部面有對(duì)稱和滑移等。在STARCCM+中使用不同的圖標(biāo)表示出來。
2.壁面邊界條件
在流動(dòng)狀態(tài)下壁面邊界條件包含三種情況，剪切應(yīng)力的假設(shè)、表面粗糙度假設(shè)、表面速度假設(shè)。如下圖所示，剪切應(yīng)力假設(shè)：當(dāng)表面設(shè)置為滑移狀態(tài)時(shí)表面速度與求解域內(nèi)第一層網(wǎng)格內(nèi)速度相等，反之當(dāng)表面無滑移時(shí)表面速度為0；粗糙度假設(shè)：當(dāng)表面設(shè)置為0時(shí)表面速度將不受粗糙度K的影響，反之則受影響；表面速度假設(shè)：相當(dāng)于在壁面設(shè)置了速度矢量，表面的速度為u不再為0，那么整個(gè)求解域的計(jì)算將受到壁面速度u的影響。
表面速度假設(shè)對(duì)整場速度分布的影響最大，以一個(gè)案例來解釋對(duì)整場速度分布的影響如下圖所示。求解域有一個(gè)進(jìn)口，兩個(gè)出口，最頂部的壁面考慮靜止和移動(dòng)后對(duì)整場速度的影響。
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[問題討論]Fluent中的邊界條件設(shè)置總結(jié)
7， 進(jìn)口通風(fēng)（inlet vent）：進(jìn)口風(fēng)扇條件需要給定一個(gè)損失系數(shù)，流動(dòng)方向和環(huán)境總壓和總溫。
8， 進(jìn)口風(fēng)扇（intake fan）：進(jìn)口風(fēng)扇條件需要給定壓降，流動(dòng)方向和環(huán)境總壓和總溫。
9， 出口通風(fēng)（out let vent）：排出風(fēng)扇給定損失系數(shù)和環(huán)境靜壓和靜溫。
10, 排氣扇（exhaust fan）：排除風(fēng)扇給定壓降，環(huán)境靜壓。
11，對(duì)稱邊界（symmetry）：對(duì)稱邊界條件適用于流動(dòng)及傳熱場是對(duì)稱的情況。
12，周期性邊界（periodic）：如果我們關(guān)心的流動(dòng)，其幾何邊界，流動(dòng)和換熱是周期性重復(fù)的，那么可以采取周期性邊界條件。
13，固壁邊界（wall）：對(duì)于粘性流動(dòng)問題，F(xiàn)LUENT默認(rèn)設(shè)置是壁面無滑移條件。對(duì)于壁面有平移運(yùn)動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以指定壁面切向速度分量，也可以給出壁面切應(yīng)力從而模擬壁面滑移。
一、速度進(jìn)口邊界條件（velocity-inlet）
給出進(jìn)口速度及需要計(jì)算的所有標(biāo)量值。該邊界條件適用于不可壓縮流動(dòng)問題，對(duì)可壓縮問題不適用，否則該入口邊界條件會(huì)使入口處的總溫或總壓有一定的波動(dòng)。
展開 可壓縮流體邊界條件的設(shè)置
最近，在做超臨界CO2流體的傳熱和流動(dòng)模擬，邊界條件的設(shè)置總是不太清楚，請(qǐng)高手們指點(diǎn)下
新能源電池包國標(biāo)強(qiáng)度仿真abaqus求解器邊界條件一鍵設(shè)置腳本 ￥69.9
在前處理軟件中應(yīng)完成材料、殼單元厚度、螺栓焊縫等除邊界條件以外的其他設(shè)置。腳本會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)通用接觸（包含接觸屬性，摩擦系數(shù)0.15），除此之外的其他接觸仍需在前處理中設(shè)置好。</p><p class="ql-align-justify">注2：擠壓工況包括X、Y兩個(gè)方向，腳本會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建擠壓柱和剛性墻體，但由于電池pack的尺寸與空間位置不同，擠壓柱和墻體的位置需在abaqus的Assembly模塊中手動(dòng)調(diào)整到合適位置，適應(yīng)不同電池包，再提交計(jì)算。除擠壓以外的其他工況不用做任何修改，直接提交計(jì)算即可。</p><p class="ql-align-justify">注3：有任何問題可留言交流，歡迎指出bug</p><p class="ql-align-justify"><strong>附件為腳本文件，并附上國標(biāo)GB38083-2022供大家參考</strong></p><p><br></p>
展開 STAR CCM+中關(guān)于邊界條件的設(shè)置(三)
4.出口邊界條件
出口邊界條件包含了靜壓力出口和“出口”。靜壓力出口比較常用，通常需要設(shè)置背壓值，在考慮到熱交換的時(shí)候也需要設(shè)置溫度參考值；靜壓力出口無法指定速度的方向；靜壓力出口可以配合所有的入口邊界條件來使用。
出口的位置也會(huì)對(duì)整個(gè)流場起著關(guān)鍵性作用，不同的出口位置也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)流場的分布不同。如下圖所示。入口處氣流為均勻的法向方向，出口為靜壓力出口相同的背壓，相同的出口面積。但出口位置不同導(dǎo)致整場的速度分布不同。左圖的出入口之間的夾角較小，氣流分布相對(duì)流暢。右圖出入口之間夾角較大，導(dǎo)致整個(gè)氣流的流動(dòng)向出口處偏轉(zhuǎn)。
“出口”出口邊界條件可以設(shè)置不同出口之間的流量的分配比率。不同的的分配比率影響整個(gè)流場的分布不同。仍使用第一個(gè)案例來說明“出口”邊界類型對(duì)流場的影響，如下圖所示。左圖為靜壓力出口，兩出口的背壓相同，由于出口管路的內(nèi)徑大小不同造成出口管路的壓損不同，內(nèi)徑較小的壓損較大流量較小，內(nèi)徑較大的壓損較小流量
較大。往往在計(jì)算時(shí)求解域只保留的一段模型，對(duì)于1，2的背壓有時(shí)無法直接給出，但是可以給出的是1，2之間的流量分配比率。在這種情況下可以使用“出口”這種邊界條件來反映真實(shí)的工況。
展開 ANSYS Maxwell中邊界條件的應(yīng)用
1 前言
Maxwell中有很多種邊界條件，分別適用于不同場合，那么在做電磁仿真時(shí)該如何精確有效的使用每種邊界條件呢？
圖1 邊界條件
2 Default Boundary Conditions(Natural and Neumann)
2.1 邊界條件解釋
默認(rèn)邊界條件，即不添加邊界條件設(shè)置時(shí)，軟件默認(rèn)使用的邊界特性，根據(jù)邊界位置不同，分為Natural和Neumann兩種。
Natural邊界條件——磁場連續(xù)的穿過邊界，實(shí)體與實(shí)體的交接面即為Natural邊界條件。
Neumann邊界條件——磁場正切于該邊界，磁力線不能穿越該邊界，Maxwell 3D中不定義邊界條件時(shí)，Region邊界上即為Neumann邊界條件。
2.2 案例驗(yàn)證
在Maxwell3D靜磁場中創(chuàng)建一個(gè)長條形永磁體，材料設(shè)置為“SmCo8”，為了體現(xiàn)邊界條件對(duì)磁場的影響，創(chuàng)建一個(gè)較小的Region，將“Percentage Offset”設(shè)置為每個(gè)方向均為50%，如圖2所示。
本案例查看永磁體周圍靜磁場的分布，設(shè)置一個(gè)足夠收斂的“Setup”，并求解。3D中無法查看Flux_Line，但可以查看B_Vector以判斷磁場走向，圖3和圖4為XY平面的磁密矢量圖。
圖2 模型及Region設(shè)置
圖3 Maxwell 3DNeumann邊界條件磁場走向俯視圖
圖4 Maxwell 3D Neumann邊界條件磁場走向等軸測視圖
2.3 應(yīng)用說明
Natural邊界條件普遍存在于Maxwell的各種求解器中。
展開 三十三、Fluent邊界條件湍流參數(shù)設(shè)置詳解
邊界條件概述</strong></p><p> </p><p><strong>1.1 邊界條件概念</strong></p><p><br></p><p>邊界條件說白了就是求解微分方程的某些附加條件，這些附加條件對(duì)計(jì)算邊界做出了要求，比如某個(gè)邊界溫度必須為500K，F(xiàn)luent求解時(shí)必須首先滿足這些要求。</p><p><br></p><p>求解任何微分方程都需要給定兩類條件才能求出定解，一類是邊界條件，另一類就是初始條件。</p><p><br></p><p>Fluent恰巧需要用戶給出這兩類條件(實(shí)際上任何數(shù)值軟件如Matlab都需要給出這兩類條件)。</p><p><br></p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZy9N2FhkJ4HWNaJA2DPQMlmMoksqiarYia3g2gcIFcX69xUNVFYkus6YERyYGMtlNO7wqAAbgQy3UY9Q/640?wx_fmt=png"> </p><p><br></p><p><strong>1.2 Fluent邊界條件</strong></p><p><br></p><p>Fluent邊界條件類型非常非常豐富，僅僅針對(duì)進(jìn)出口邊界，F(xiàn)luent就提供了12種邊界條件類型。
展開 GAMBIT,FLUENT周期性邊界條件處理及其后處理方法
在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，周期性邊界條件用的比較多，但是有很多人不能很好地掌握，作為初學(xué)者，和大家交流一下周期性邊界條件應(yīng)用的一些處理方法。 方法一：GAMBIT中設(shè)置周期性邊界條件。
1.創(chuàng)建單流道模型。
2.link兩條周期性邊界。
如果要對(duì)周期邊界先進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，最好是先劃分然后進(jìn)行LINK。
3.網(wǎng)格的劃分（這里是很粗糙的劃分了一下）。
4.對(duì)周期性邊界進(jìn)行邊界條件設(shè)置。
5.導(dǎo)出即可。
這種方法就不用在FLUENT中進(jìn)行設(shè)定了。
方法二：
步驟1-3同法一1-3.
4.把周期性邊界的邊界條件分別設(shè)置成wall。
5.在FLUENT中的文本輸入（TUI）中輸入下圖所示內(nèi)容。
即：grid/modify-zones/make-periodic...這樣就完成了設(shè)定。
周期性邊界模型的后處理。
1.計(jì)算結(jié)束之后。
2.fluent中Display>Views
3.處理結(jié)果。
如果您有好的辦法，可以交流，共同進(jìn)步！
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ANSYS Workbench利用節(jié)點(diǎn)施加邊界條件
其實(shí)在ANSYS程序計(jì)算時(shí)，所有加在幾何上的邊界條件，都會(huì)被程序轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)或單元上，然后再進(jìn)行有限元方程的求解。所以，加在幾何上與加在節(jié)點(diǎn)上，產(chǎn)生的效果完全一樣，其最后的結(jié)果也相同。在遇到一些無法直接加在幾何上的邊界條件時(shí)，我們可以使用上述方法，選擇適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行節(jié)點(diǎn)邊界條件的施加。
來源： ANSYS學(xué)習(xí)與應(yīng)用
DPM|04邊界條件及后處理
導(dǎo)讀：介紹DPM相關(guān)的邊界條件設(shè)置及后處理，追蹤和顯示此類粒子軌跡的方法，以及調(diào)用數(shù)據(jù)采樣以獲取 DPM 后處理變量的時(shí)間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
DPM邊界條件
要設(shè)置DPM邊界條件，可以進(jìn)入Physics + Zones + Boundaries，編輯所需的邊界區(qū)域。單擊DPM選項(xiàng)卡，設(shè)置DPM邊界條件
Fluen默認(rèn)設(shè)置不同區(qū)域的DPM邊界條件如下
Reflect：應(yīng)用在wall、symmetry, 和axis 邊界上，恢復(fù)系數(shù)都等于1.0，并且回復(fù)系數(shù)只能在wall邊界進(jìn)行修改
escape：應(yīng)用進(jìn)出口邊界
在所有內(nèi)部邊界（散熱器、多孔跳躍等）都假定為內(nèi)部類型
粒子的粗糙壁面
粗糙壁面給了粒子不完美的反射，即返回方向不一定是預(yù)期，類似在不平坦的地面上反彈一個(gè)球。
當(dāng)粒子與壁面碰撞時(shí)，虛擬壁面取代真實(shí)壁面
虛擬壁面的傾斜角 從高斯分布中采樣，其均值和標(biāo)準(zhǔn)差根據(jù)以下參數(shù)計(jì)算得出：
統(tǒng)計(jì)表面粗糙度參數(shù)。
顆粒直徑
粗糙壁面模型需要從Injection設(shè)置框激活
激活模型后，每個(gè)wall壁面的DPM設(shè)置都可以指定粗糙壁面參數(shù)
顯示軌跡
要顯示軌跡，請(qǐng)轉(zhuǎn)到“Result”選項(xiàng)卡的“Graphics”組中的“Particle Tracks”選項(xiàng)，然后單擊“New”
Release from Injections：選擇要跟蹤的Injection
Color by：下選擇粒子變量或其他變量
Track Style：將粒子軌跡顯示為不同的形狀（線、點(diǎn)等）
Vector Style：也可以將將粒子軌跡顯示為矢量。
展開 fluent邊界條件的修改與設(shè)定的一些技巧
此時(shí)dc的邊界type為wall，需要更改為velocity-inlet，那么就直接在type下選擇velocity-inlet，這時(shí)會(huì)提示你是否更改，選擇Yes就OK。
這樣，邊界條件類型的修改就完成了。
（2）邊界條件的給定
邊界條件的給定，首先，可以更改邊界的名稱（注意：這里不是類型哦）以及參數(shù)。在邊界條件面板中，點(diǎn)擊Set...，彈出如下面板（本次以velocity-inlet示意）：
此時(shí)，就可以設(shè)定速度入口的值以及一些其他參數(shù)。同時(shí)，也可直接修改dc為別的名稱。
（3）邊界條件的復(fù)制
在Fluent中，還可以將已經(jīng)設(shè)置完成的邊界條件復(fù)制到新的同類型的邊界條件上，復(fù)制后的邊界條件與初始的設(shè)置完全相同，這樣就可以節(jié)省一些花在重復(fù)設(shè)置上的時(shí)間。其具體步驟如下：
在面板中點(diǎn)擊Copy...，此時(shí)彈出Copy BCs，見下圖：
在From Zone和To Zones列表框里分別選擇設(shè)置好的邊界條件和需要復(fù)制的同類型的邊界條件，然后點(diǎn)擊Copy，這樣就復(fù)制好了，如下：
到此，對(duì)于邊界的一些設(shè)定、更改、復(fù)制介紹完了。歡迎與大家一起學(xué)習(xí)交流！也歡迎大家把自己在學(xué)習(xí)和應(yīng)用中的一些寶貴經(jīng)驗(yàn)分享給大家！
展開 淺析有限元分析中邊界條件的概念
有限元分析（Finite Element Analysis，F(xiàn)EA）中的邊界條件是指在建立有限元模型時(shí)，需要定義的模型邊界上的條件，以便模擬真實(shí)系統(tǒng)中的邊界行為。這些條件可以是位移、力、壓力、溫度等，它們對(duì)應(yīng)著真實(shí)系統(tǒng)中的約束或外部加載。
通常情況下，邊界條件可分為以下幾類：
1） 位移邊界條件：指在模型的某些邊界上給定位移的條件。例如，可以固定某些邊界上的位移，或者指定某些邊界上的位移大小和方向。這些條件模擬了真實(shí)系統(tǒng)中的約束，如零位移邊界條件模擬了系統(tǒng)的固定支撐。
2) 力邊界條件：指在模型的某些邊界上給定力的條件。這些力可以是集中力、分布力或者表面壓力，它們模擬了外部對(duì)系統(tǒng)的加載。例如，在模擬橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，可以在橋墩上施加垂直于橋面的荷載。
3) 壓力邊界條件：指在模型的某些邊界上給定壓力的條件。這些壓力可以是體積力或者表面力，用于模擬流體或氣體對(duì)固體物體的作用。例如，在模擬管道系統(tǒng)時(shí)，可以在管道內(nèi)部施加一定的壓力。
4) 溫度邊界條件：指在模型的某些邊界上給定溫度的條件。這些溫度可以是恒定溫度或者隨時(shí)間變化的溫度，用于模擬熱傳導(dǎo)或熱輻射等現(xiàn)象。例如，在模擬熱交換器時(shí)，可以在熱交換器表面給定恒定的溫度。
通過正確設(shè)置這些邊界條件，有限元分析可以更好地模擬真實(shí)系統(tǒng)的行為，從而幫助工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、性能評(píng)估等工作。同時(shí)，邊界條件的不恰當(dāng)設(shè)置也會(huì)導(dǎo)致模擬結(jié)果的誤差，因此在進(jìn)行有限元分析時(shí)，需要仔細(xì)考慮和驗(yàn)證邊界條件的設(shè)置。
關(guān)于 約束（位移邊界條件）：
邊界約束條件是指物體受到外部限制或支持的方式，這些方式會(huì)影響物體的運(yùn)動(dòng)和變形。
這些條件可以是物體與其他物體的接觸，或物體與地面、支架等的連接方式。
邊界約束條件可以分為以下幾種常見類型：
1） 支持約束：這是物體與支持結(jié)構(gòu)相互作用的方式。
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