用于多物理场和多尺度模拟的域耦合

在耦合物理来解决多物理场或多尺度模拟时，您必须考虑数值域是否重叠或邻接，以定义域耦合类型。畴耦合类型包括点耦合、面耦合和体耦合。

l点耦合是发生在与物体相关的离散位置的耦合。点耦合的一个例子是耦合Abaqus与一维(1D)降阶模型。在这种情况下，一维模型的点必须与Abaqus模型中的同位节点相对应。

l表面耦合涉及不同的域，在这些域中，场被交换并映射到一个共同的界面上。表面耦合的一个例子是一个流体-结构模拟，其中的流体和固体域是不同的，和字段进行交换，并映射在界面表面的流体和固体毗邻。

l体积耦合包括重叠的区域和交换并映射在物体体积上的场。体积耦合的一个例子是顺序热应力模拟;体内的温度场导致热膨胀，并且热和应力域重叠。

选择域耦合类型(点、面或体积)，而不依赖于场的评估位置。例如，在顺序热应力分析中，您应该通过提供单元集来定义主体的体积，尽管温度是在节点处计算的。通过指定卷，射器使用拓扑信息来提供精确的映射。如果选择点来表示域，映射器将使用精度较低的点云算法。

映射操作

映射操作由两部分组成：

搜索源网格和目标网格的成员(节点、元素或集成点)之间的关联：

l使用插值和积分算法将场值从源网格转移到目标网格的计算。

l搜索算法在源网格和目标网格的成员之间建立一对一的关联。这种关联是如何形成的，以及是否在源网格或目标网格上搜索感兴趣的成员取决于映射算法(参见映射算法)。当耦合的表面域，表面法线是用来区分哪些面(SPOS或SNEG)是邻接。执行搜索使得源区域和目标区域的表面法线彼此面对。

为了便于讨论，映射类别定义了一组在将字段从源网格映射到目标网格时执行的类似映射操作。该领域的物理特性(强烈的或广泛的)和位置，它的评价定义的类别(见表1)。在映射类别中，可能有一个或多个可供选择的算法。

表1：映射类别。

映射算法

下面介绍四种映射算法类别。为了简化讨论，术语“元素”表示体域的元素和面域的面。

第1类：基于源元素形状函数的插值

映射类别1适用于将源网格的密集节点场映射到目标网格上的密集节点场或积分点场。示例包括在源网格和目标网格之间将节点置换或从结构解算器(在节点处计算)的速度映射到CFD解算器(通常在流体单元中心计算)的速度。

如果源网格是基于单元的，则目标节点或积分点被投影到源网格上，搜索算法找到最近的源单元和目标点在源单元内的投影位置。然后使用源元素的形状函数对目标场进行插值。如果源网格是离散的，采用类似的算法使用点云搜索算法。点云搜索算法寻找最近的源节点，形成虚拟单元对场值进行插值。

第2类：基于目标元素形状函数的插值

映射类别2是适用于广泛的节点字段映射到广泛的领域，例如，射源和目标网格之间的节点力。

如果源网格是基于元素的，则源节点被投影到目标网格上，并且搜索算法找到最近的目标元素和目标元素内源节点被投影的位置。然后使用目标元素的形状函数来分布源场。如果目标网格是离散的，采用类似的算法使用点云搜索算法。点云搜索算法找到最近的目标节点，并形成一个虚拟元素分布的字段值。在这种情况下，总数量在界面上是守恒的;然而，分布可能不太准确。

第3类：源元素上的外推和内插

映射类别3适用于将密集积分点场映射到目标网格上的密集节点场或积分点场。一个例子是映射源和目标网格之间的应力。

源网格必须是基于元素的。该字段首先外推到源网格上的每个元素的节点。外推后，单元应力值被保留，相邻单元之间的平均值被做。目标节点或积分点投影到源网格上，搜索算法查找最近的源元素和目标点在源元素内的投影位置。然后使用源元素的形状函数对目标场进行插值。

第四类：集约与粗放相结合

映射类别4使用集成方法，适用于将密集的集成点域映射到广泛的节点域。有两种算法:子元素算法和全局保守算法。

子元素算法

子元素算法提供了一个平滑分布的保守映射。它要求目标网格是基于元素的。每个目标元素被划分为子元素。对于每个子元素，该算法根据类别1中描述的过程定位源字段值:基于源元素的形状函数进行插值，并对所有子元素的值进行求和。子元素的数量是自动确定的，以提供准确的结果。

输入文件用法：

使用以下选项来选择子元素算法：

*字段映射器控件，映射器算法=子元素e

全局保守算法

全局保守算法提供了整个区域的保守结果。它要求目标网格是基于元素的。这种算法在计算上比子元素算法更便宜;然而，映射字段在某些情况下可能会显示出不均匀的分布。全局保守法通过在源元素上对场进行积分来扩展源场，然后对于每个源节点，根据第2类:基于目标元素形状函数的插值中所述的过程计算场值。

输入文件用法：

使用以下选项选择全局保守算法：

字段映射器控件，映射器算法=全局保守性

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