有限元仿真中的稳态和瞬态是怎么回事？在仿真过程中又该如何选择？

一、定义

稳态问题：

系统在长期运行后达到平衡的状态，具有稳定的边界条件和物理场，系统变量不随时间变化。

如热传导中，温度场不随时间改变；流体力学中，流场各点随时间不发生变化。

瞬态问题：

随着时间的变化，系统变量也会由一种状态转变成另一种状态，或物理场由于边界条件的改变而变化的过程。

如热系统中，受热源、冷却等边界条件变化随时间变化的过程。

二、时间相关性

稳态问题和瞬态问题的区别是计算结果是否与时间相关。

稳态问题中，系统达到稳态后物理场不随时间变化，结果与时间无关。稳态问题给定无限大的时间步长，求稳定时物理场的状态。

瞬态问题的分析结果与时间密切相关，输出结果通常为随时间变化的函数。

三、初始值相关性

稳态问题的初始解通常不会影响Zui终的稳态解，结果不依赖于初始值。

但在仿真计算中，稳态问题通常需要定义一个合适的初始解，提高计算的稳定性，有助于模型收敛。

对于瞬态问题，初始值与时间一样重要。不同的初始条件可能会带来不同的时间轨迹，影响过渡过程，甚至导致不同的Zui终状态。

在计算中，可以将稳态计算结果作为瞬态求解的初始值，以缩短计算时间。

四、适用场景

稳态求解器适用于求解稳态问题，用于分析能够达到稳定状态的模型。稳态问题只需要在Zui终稳定的物理场收敛即可。

瞬态求解器可以求解任何问题，包括稳态问题。但稳态问题随时间步推进，物理场不再随时间步变化， 瞬态问题的计算需要在每个时间步都收敛，因此往往瞬态问题的计算开销更大，耗时更长。