宁坤奇

1 如何求解初始值不一致的瞬态模型？

使用COMSOL Multiphysics设置瞬态模型时，一个常见的错误是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”。解决问题的办法有2种。

（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见图1。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。……