COMSOL大法好（一）：一些固有问题和折中方法

COMSOL大法好，用了才知道。大法好，问题也不少。

无论对刚接触等离子体模拟的新手，还是深耕代码多年的老手，COMSOL绝对都是等离子体模拟中很有用的工具之一——工坊粉丝中也有很多COMSOL用户（我认识的就有好几个骨灰级的）。结合日常的经验教训，工坊总结了一些COMSOL模拟等离子体存在的固有问题和折中办法（其中一部分可以在工坊菜单的“COMSOL修正库”中找到案例）。

内存消耗巨大

COMSOL采用全隐式算法，需要求解Ax=B稀疏矩阵，而等离子体数值模拟对网格存在硬性物理约束，因而网格尺寸一般非常小——后果就是矩阵[A]巨大，内存不够。即使换用刀片式服务器，内存消耗依然惊人，运算速度却提升有限。

解决经验：

1、换操作系统。同等配置下，MAC>LINUX>WIN，内存利用率提高，速度提升很明显；

2、换迭代求解器，直接法理论上速度快，但是容易被巨量数据交换拖后腿；

3、“全耦合”改为“分离步”，比如先解电场再解输运……

负浓度/密度

用COMSOL模拟等离子体，用的一般是流体模型。然而最适合流体模型的差分方式是具有质量守恒特征的有限体积法。COMSOL的有限元方法，虽然最具有通用性，但是从能量守恒出发使得有限元算法求解流体问题存在固有缺陷，最典型的就是负浓度：

大量的负浓度坏点充斥在COMSOL组装的求解矩阵中，反过来又拖累了COMSOL的收敛速度（或者不收敛）。

解决经验：

1、如果负浓度出现边界附近——设计算例时尽量不要让等离子体主体部分靠近边界（解区域等离子体）；

2、如果负浓度到处都是——无解，后处理用一些ne*（ne>0）之类的表达式抑制坏点——当然，这样得到的结果，是需要经过再三推敲的！

PDE柱坐标算子问题和数值耗散问题

这个问题其实在工坊菜单-->COMSOL修正库的第一个和第三个算例中已经详细介绍过了，情况更加复杂，有兴趣的用户可以去看一下。

纠错困难

像这样的框子，很熟悉吧。由于代码封装，算法和时间步长固定，COMSOL算例的纠错是个无比痛苦的过程——得猜，得试，有时即使解决了问题得到了结果，也没找到问题根本。

解决经验：找我们讨论啊！