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(完整版)常用comsol的操作符和数学函数

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2024年3月26日发(作者:生俊茂)

算符

d(f,x)

f对x方向的微分

1. 使用d算符来计算一个变量对另一个变量的导数,如:d(T,x)指变

量T对x求导,而d(u^2,u)=2*u等;

2. 如果模型中含有任何独立变量,建模中使用d算符会使模型变为非

线性;

3. 在解的后处理上使用d算符,可以使用一些预置的变量,如:

uxx,d(ux,x),d(d(u,x),x)都是等效的;

4. pd算符与d算符类似,但对独立变量不使用链式法则;

5. d(E,TIME)求解表达式E的时间导数;

6. dtang算符可以计算表达式在边界上的切向微分(d算符无法计算),

在求解域上使用dtang等价于d,dtang只求解对坐标变量的微分,但需

要注意的是并不是所有的量都有切向微分。

pd(f,x)

f对x方向的微分

pd和d的区别:

d(u+x,x)=ux+1,d(u,t)=ut,u和x,t等有关

pd(u+x,x)=1,pd(u,t)=0,u是独立的和x,t无关

边界上f对x的切向微分

在边界上d(u,x)不能定义,但是可以使用dtang(u,x),dtang付出基本的

微分法则,如乘积法则和链式法则,但是需要指出的是,dtang(x,x)不一

定等于1。

试函数

用于方程弱形式的算符,test(F(u,∇u))等价于:

dtang(f,x)

test(expr)

var(expr,fieldnam

e1,

fieldname2, ...)

变异算子

用于弱形式,它和test算符功能相同,但是仅用于某些特定的场中;

如var(F(u,∇u, v,∇v),a),变量u是a场的变量,而v不是。

试函数之只作用于变量u。

nojac(expr)

对Jacobian矩阵没有贡献

将表达式排除在Jacobian计算外,这对那些对Jacobian贡献不大,但是

计算消耗很大的变量是否有效;

k-e 湍流模型就是利用 nojac算符来提高计算性能的例子。

上邻近估算表达式

up,down,mean算符只能用在边界上,对于一个表达式或变量在边界

处两边不连续,COMSOL通常显示边界的平均值,使用up,down可计

up(expr)

算某个方向上的值。

down(expr)

mean(expr)

depends(expr)

isdefined(variable

)

dest(expr)

下邻近估算表达式

邻近边界上的平均值

查看某个表达式是否依赖于求解结果

变量是否定义

在目标端计算积分耦合表达式

dest算符强制将source points上的表达式用在destination points上。

例如:u/((dest(x)-x)^2+(dest(y)-y)^2)

if(cond,expr1,expr

2)

isinf(expr)

islinear(expr)

isnan(expr)

with

条件表达式

例如:if(x==0,1,sin(x)/x)

表达式的值是否是无穷大

解是否是线性函数

表达式是否是非数

调用某个解

例如with(3,u^2)指调用解3的u^2用于本次求解;

with只能用于解的后处理,不能用于建模;

调用解的某个时间

例如:at(12.5,u)

at

timeint

表达式的时间积分

timeint(t1,t2,expr,tol,minlen),t1,t2需要是实数,expr是表达式,tol是容

差,默认大小为1e-8,minlen设置积分的最短路径,它需要是正数,默

认长度为1e-6。

timeint只能用于解的后处理,不能用于建模;

表达式的时间积分平均值

timeavg(t1,t2,expr,tol,minlen)

调用线性化点

计算在线性化点的表达式

当解存储了一个线性化点,那么表达式在线性化点上先线性化,然后用

当前的解来计算;

特别的:当f线性依赖于解,那么lindev(f)=f,如果不依赖则lindev(f)=0;

如果解没有线性化点,那么会报错;

调用线性化点的和和线性扰动

在各相中计算平均lintotal

在各相中计算lintotal的RMS

lintotalrms(f)=sqrt(lintotalavg(abs(f)^2))

在各相中计算lintotal的最大值

调用标准解,如linpoint或lintotal

计算表达式的根

标记一个荷载项用于线性扰动求解器

timeavg

linpoint

lindev

lintotal

lintotalavg

lintotalrms

lintotalpeak

linsol

linzero

linper

2024年3月26日发(作者:生俊茂)

算符

d(f,x)

f对x方向的微分

1. 使用d算符来计算一个变量对另一个变量的导数,如:d(T,x)指变

量T对x求导,而d(u^2,u)=2*u等;

2. 如果模型中含有任何独立变量,建模中使用d算符会使模型变为非

线性;

3. 在解的后处理上使用d算符,可以使用一些预置的变量,如:

uxx,d(ux,x),d(d(u,x),x)都是等效的;

4. pd算符与d算符类似,但对独立变量不使用链式法则;

5. d(E,TIME)求解表达式E的时间导数;

6. dtang算符可以计算表达式在边界上的切向微分(d算符无法计算),

在求解域上使用dtang等价于d,dtang只求解对坐标变量的微分,但需

要注意的是并不是所有的量都有切向微分。

pd(f,x)

f对x方向的微分

pd和d的区别:

d(u+x,x)=ux+1,d(u,t)=ut,u和x,t等有关

pd(u+x,x)=1,pd(u,t)=0,u是独立的和x,t无关

边界上f对x的切向微分

在边界上d(u,x)不能定义,但是可以使用dtang(u,x),dtang付出基本的

微分法则,如乘积法则和链式法则,但是需要指出的是,dtang(x,x)不一

定等于1。

试函数

用于方程弱形式的算符,test(F(u,∇u))等价于:

dtang(f,x)

test(expr)

var(expr,fieldnam

e1,

fieldname2, ...)

变异算子

用于弱形式,它和test算符功能相同,但是仅用于某些特定的场中;

如var(F(u,∇u, v,∇v),a),变量u是a场的变量,而v不是。

试函数之只作用于变量u。

nojac(expr)

对Jacobian矩阵没有贡献

将表达式排除在Jacobian计算外,这对那些对Jacobian贡献不大,但是

计算消耗很大的变量是否有效;

k-e 湍流模型就是利用 nojac算符来提高计算性能的例子。

上邻近估算表达式

up,down,mean算符只能用在边界上,对于一个表达式或变量在边界

处两边不连续,COMSOL通常显示边界的平均值,使用up,down可计

up(expr)

算某个方向上的值。

down(expr)

mean(expr)

depends(expr)

isdefined(variable

)

dest(expr)

下邻近估算表达式

邻近边界上的平均值

查看某个表达式是否依赖于求解结果

变量是否定义

在目标端计算积分耦合表达式

dest算符强制将source points上的表达式用在destination points上。

例如:u/((dest(x)-x)^2+(dest(y)-y)^2)

if(cond,expr1,expr

2)

isinf(expr)

islinear(expr)

isnan(expr)

with

条件表达式

例如:if(x==0,1,sin(x)/x)

表达式的值是否是无穷大

解是否是线性函数

表达式是否是非数

调用某个解

例如with(3,u^2)指调用解3的u^2用于本次求解;

with只能用于解的后处理,不能用于建模;

调用解的某个时间

例如:at(12.5,u)

at

timeint

表达式的时间积分

timeint(t1,t2,expr,tol,minlen),t1,t2需要是实数,expr是表达式,tol是容

差,默认大小为1e-8,minlen设置积分的最短路径,它需要是正数,默

认长度为1e-6。

timeint只能用于解的后处理,不能用于建模;

表达式的时间积分平均值

timeavg(t1,t2,expr,tol,minlen)

调用线性化点

计算在线性化点的表达式

当解存储了一个线性化点,那么表达式在线性化点上先线性化,然后用

当前的解来计算;

特别的:当f线性依赖于解,那么lindev(f)=f,如果不依赖则lindev(f)=0;

如果解没有线性化点,那么会报错;

调用线性化点的和和线性扰动

在各相中计算平均lintotal

在各相中计算lintotal的RMS

lintotalrms(f)=sqrt(lintotalavg(abs(f)^2))

在各相中计算lintotal的最大值

调用标准解,如linpoint或lintotal

计算表达式的根

标记一个荷载项用于线性扰动求解器

timeavg

linpoint

lindev

lintotal

lintotalavg

lintotalrms

lintotalpeak

linsol

linzero

linper

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