網格測試

這裡以一般正常大小網格為基準，然後就分成粗網格、細網格、

底部加密網格和自動適性網格細化來做比較，而兩相流介面厚度則取 最大網格大小的一半。

圖 4-29 模擬測試所使用正常大小網格

如圖 4-29，所示以本研究所建模出的坡面傾斜角度為 18 度的 2 維虛構的流槽模組為例，在一般網格大小且沒有邊界網格細化的處理 下，網格總數為 5294、邊界網格數(edge elements)為 554、端點網格 數(vertex elements)為 13、最大網格尺寸大小為 2.25 公尺、初始穩態 自由度為 2900、和時間相依暫態的自由度為 11600。

圖 4-30 模擬測試所使用粗化大小網格

如圖 4-30 所示，以相同的模組，在網格大小改成粗化選項且沒 有邊界網格細化的處理下，網格總數為 2620、邊界網格數(edge elements)為 380、端點網格數(vertex elements)為 13、最大網格尺寸大 小為 3.35 公尺、初始穩態自由度為 1483、和時間相依暫態的自由度 為 5932。

圖 4-31 模擬測試所使用細化大小網格

如圖 4-31 所示，以相同的模組，在網格大小改成細化選項且沒 有邊界網格細化的處理下，網格總數為 8424、邊界網格數(edge elements)為 699、端點網格數(vertex elements)為 13、最大網格尺寸大 小為 1.75 公尺、初始穩態自由度為 4532、和時間相依暫態的自由度 為 18128。

圖 4-32 模擬測試所使用正常大小加上底部邊界加密的網格

如圖 4-32 所示，以相同的模組，在網格大小為正常大小選項且 有對底部邊界做矩形網格加密的處理下，三角形網格數目為 5510、

矩形網格數目為 2599、邊界網格數(edge elements)為 594、端點網格 數(vertex elements)為 13、最大網格尺寸大小為 2.25 公尺、初始穩態 自由度為 5510、和時間相依暫態的自由度為 22040。

圖 4-33 使用適性網格約 0~6 秒所使用的網格

圖 4-34 模擬 t=6(s)時，使用圖 4-33 網格的情形

圖 4-35 使用適性網格約 6~12 秒所使用的網格

圖 4-36 模擬 t=6(s)時，改用圖 4-35 網格的情形

最後，以相同的模組，在初始網格大小為正常大小選項且用自動 適性網格細化選項，讓網格隨模擬時間所模擬的狀況來決定兩相流網 格疏密的分布變化。依此網格選項，COMSOL 會自動將土石流流動 區域、土石流和空氣的介面以較細的網格來分析。並且會依土石流流 動區域來調整網格疏密分布來做運算。在圖 4-34 和圖 4-36 都為 t=6 秒的模擬，只不過圖 4-34 因 t=6 秒後之後土石流運移區域不在網格 較細的部分，而 t=6 秒之後分析網格改為圖 4-36 來分析。表 4-1 列 出模擬所使用的網格資料。

表 4-1 質量守恆性模擬測試所使用的網格的資料

流質量越能守恆。然而，本研究在底部網格細化部分，底部網格加密 相當密集，也因此網格尺寸分布不均，網格品質不盡理想，使面積守 恆情況較差。所以，網格尺寸大小和品質會影響兩項流模擬的質量的 守恆性。網格細化其實最主要是因兩相流介面厚度會因網格大小而變，

兩相流介面厚度越小，面積比較能守恆，但運算時間和記憶體用量也 會很大。

因上方結果含有介面厚度的因子，因此本研究固定兩相流介面厚 度為 2.25m 的一半(一般正常網格大小的最大尺寸的一半)，為 1.125m，

分別在粗化、正常和細化網格大小做測試。圖 4-38 證實影響面積守 恆的並不只有介面厚度，網格大小也會影響面積守恆情況。

圖 4-38 固定介面厚度，網格對面積損失的影響