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[多物理场] 求教:薄膜模型瞬态热场分析过程中的时间步长问题

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发表于 2016-6-15 11:29:28 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东深圳
大家好!
小弟是ANSYS workbench新手一枚,对于问题的把握可能不好(希望不是个过于简单的问题o(╯□╰)o)。但这个问题已经查阅了好多书,仍然不知道怎么解决,恳请各位高手赐教,跪谢了!
下面我把我的问题阐述一下
1,几何模型是薄膜,厚度1个微米,面向4mm*15mm。因为重点就是想研究厚度方向上行为,所以模型仍然是建立的三维的。模型本身有两层,一层银层,一层超导层,总厚度是2微米*4mm*15mm。各自都是1微米*4mm*15mm。网格是0.1微米*0.1mm*0.1mm的六面体,即网格本身也是薄膜形状。
2实际上想算的是一个扩散问题,因为扩散和热传导的方程模样是一样的,所以只要把各个参数及边界条件对应好,温度对应浓度,扩散系数对应导温系数(λ/ρC),可以用瞬态热场来计算这个扩散问题。
3.银和超导层的导热系数(实为扩散系数)不同,超导的导热系数又是各项异性的。具体来说,银的λ/ρC0.2m^2/s,超导材料在面向的λ/ρC10^(-5)数量级,在厚度方向为10^(-10)数量级。
4.初始温度为0度,载荷为在银层的四个侧面上加载一个0.36的温度。其他面什么都没有。
5.问题: 因为模型及网格尺寸非常小,时间步长按Δt=l^2/(4λ/ρC)计算出来的步长非常之小,如按照银来算,大概在10^(-8)s数量级,按照以前的实验,整个过程要持续15个小时左右,所以计算想要的也是至少到这个时间,如果把每秒钟都掰成一亿步来算,感觉计算量是不可想象的。具体表现为:
把step end time 设定为1s,time step设定为10^(-8)s,计算13个小时候仍然是毫无进度,就是总进度条一直卡在最开始的那一点,子进度条也半天没有动静。如下图:


6.当尝试step end time设定为1000s,time step设定为1s,以及设定为100s, 0.1s;10s,0.01s;都会提示初始步长过大:

7.当end time 和timestep设定为1s,0.001s,计算又出现了5所描述的卡顿。
8.后来经过指点,尝试把initial time step设定为0.00001s的同时,把最大步长设定为10s,step end time 设定为600s,计算可以进行,但是非常缓慢,下图是今天上午刚操作的,已经进行了2个小时的计算情况。我觉得这个也是不科学的,


9.汇总问题,就是时间步长太大时提示过大,太小时又运算不动,这种情况应该如何改进呢?
谢谢大家!

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