3.1. 1D (Нестационарный режим) Навигатор моделей

1. Откройте Model Navigator и выберите 1D в списке Space dimension.

2. В списке прикладных режимов, откройте папку COMSOL Multiphysics>Convection and Diffusion выберите режим Convection and Diffusion.

3. Выберите Transient analysis.

4. Нажмите OK.

Задание геометрии

1. Выберите пункт меню Draw>Specify Objects>Line.

2. В открывшемся окне надо ввести координаты трубы в поле Coordinates. 

3. Введите в поле цифры 0 1

4. Нажмите OK.

5. Откройте окно Draw>Specify Objects>Line еще раз

6. Введем цифры 1 2 для второй части трубы.

7. Нажмите OK.

8. Нажмите кнопку Zoom Extents для того чтобы расположить фигуру на весь экран.

физические установки

Свойства подобласти

1. В окне Physics>Subdomain Settings… выберите обе подобласти.

2. В поле D введите 1e-9, в поле u – 1e-3

3. Нажмите кнопку Artificial diffusion, поставьте галочку Isotropic diffusion, в поле tuning parameter введите 0.1

4. Нажмите OK

5. Перейдите на вкладку Init. Для подобласти 1 установите 1/3, для подобласти 2 оставьте 0

6. Нажмите OK.

Граничные условия

1. Откройте окно Physics>Boundary Settings… (F7).

2. Установите соответствующие ГУ

№ границы	Вид ГУ	Коэффициенты ГУ
1	Concentration	c0=1/3 моль/м3
2
3	Concentration	c0=0 моль/м3

3. Нажмите OK

Генерация сетки

1. Откройте окно Mesh>Mesh parameters.

2. На вкладке Global в поле Maximum element size введите 0.05

3. На вкладке Boundary выберите границу 2

4. В поле Maximum element size введите 0.005 для того чтобы сгустить сетку на стыке подобластей, где в момент открытия задвижки существует разрыв поля концентраций.

Расчет

1. В меню Solve[Решать] выберите Solver Parameters[Параметры решателя].

2. В списке Solver[Решатель] выбираем Time dependent [Зависимый от времени].

3. На вкладке General в первом поле Times вместо 0:0.1:1 вводим 0:10:400.

4. Нажимаем OK.

5. Нажимаем кнопку Solve[Решать].

Визуализация

После работы решателя, в главном окне будет выведено распределение концентраций для последнего момента времени. Можно увидеть сильно сглаженный скачок концентраций. Это обусловлено в основном влиянием не физической диффузии, которая достаточно мала, а влиянием диссипации численного решения [3], уменьшение шага по времени приводит к уменьшению диссипации, поэтому в задачах с движущимся скачком концентраций рекомендуется напротив, уменьшать шаг по времени и сетку.

Откройте окно Postprocessing>Plot Parameters.

1. Во вкладке General раскройте список Solution at time. Здесь можно выбрать значение времени для которого необходимо посмотреть распределение концентраций.

2. Выберите значение 0.

3. Нажмите кнопку Apply.

Вы увидите распределение концентраций в начальный момент времени – ступенька. Небольшие скачки концентрации непосредственно рядом с перепадом – это влияние дисперсии численного решения, функция Artificial diffusion, как раз сглаживает эти колебания.

4. Во вкладке Animate[Анимация] можно сгенерировать файл анимации.

5. Теперь откройте окно Postprocessing>Cross-Section Plot Parameters.

6. Во вкладке General проверьте, что выбраны все шаги времени.

7. Затем выберите вкладку Point.

8. В поле Coordinates r: выберите значение 1.1

9. Нажмите OK.

10. Будет выведен график концентраций для точки 1.1 м в зависимости от времени.