COMSOL使用技巧

comsol操作技巧

comsol操作技巧

下面是本人在利用comsol解决实际问题时碰到的一些问题，通过上网查询，以及自己想出的方法进行解决，很多是网络是无法直接查询到，希望和大家一起分享，也许其中的某条正是你下载冥思苦想要解决的问题，希望能够帮到你。上网查找的部分如有侵权，请告之删除，谢谢！

（一）利用comsol的计算源程序，来建立新的循环计算

如果需要利用其它计算后的数值代入到comsol进行后计算，这就不可避免的要利用comsol的源程序进行后学的连续计算，这里主要需解决在次计算利用上次计算初始值的问题，下面两段就是有无利用上次计算结果作为初始值的程序：

%正常的求解

% Solve problem

fem.sol=femtime(fem, ...

'solcomp',{'T'}, ...

'outcomp',{'T'}, ...

'blocksize','auto', ...

'tlist',[colon(0,0.1,1)], ...

'estrat',1, ...

'tout','tlist', ...

'linsolver','gmres', ...

'itrestart',100, ...

'prefuntype','right', ...

'prefun','gmg', ...

'prepar',{'presmooth','ssor','presmoothpar',{'iter',3,'rela

x',0.8},'postsmooth','ssor','postsmoothpar',{'iter',3,'rela

x',0.8},'csolver','pardiso'}, ...

'mcase',[0 1]); %将上次求解结果作为下次计算的初始值的求解

% Mapping current solution to extended mesh

init =

asseminit(fem,'init',fem0.sol,'xmesh',fem0.xmesh,'blocksize

各位同道好，看了半个月的帮助文档，和大家分享下心得。因专业所需，所以本文偏重传质

及相关的设定，欢迎版主大神指点：

1. 基本求解类型

 稳态

 瞬态、时间离散、瞬态波动  特征频率、特征值

 频域、频域波动（modal）

通常，做化工的用稳态和瞬态求解较多。声化学可能会涉及特征频率吧。 对于稳态求解，除了最常用的，comsol还提到一个连续化参数求解器：1

参数必须为单增或单减的实数值；2参数可为方程、约束、表达式、物性参数，但不可为网格参数。

另外对于结构力学而言，有个load case，这个设置的妙处在于计算多个

载荷或约束时不用反复装配总刚矩阵。 而初始化稳态求解器则适用于需要初始化的稳态两相流（level set

function or 相场函数）以及所用的湍流、低k-e、传热。

对于瞬态求解，需要注意的是在times中设定的时间只是输出时间的间隔，

而非实际计算的时间步长，而时间步的设定在后续求解器attribute中介绍；电沉积适合用

初始化瞬态求解器，可加 电流分布初始化，前提是变形尺寸小。

 线性vs 非线性：若方程系数或者约束中含有要求解的变量则需选用非线性求解

器，反之则选线性，但需要注意的是线性求解器也可用于小规模的使用单步牛顿法求解的非线性问题以及少量变量耦合的非线性问题

 关于总刚或雅克比矩阵：将控制方程线性化处理后，离散得到的线性方程组的系数

矩阵。不正确的雅克比矩阵会导致：

1、线性稳态求解器和特征值求解器求出错解；

2、非线性稳态和瞬态问题时间耗费增大甚至求不出解。

一般导致总刚出现问题的原因有：

1、函数及其导数定义出错；

2、Matlab 函数并没定义其导数而在comsol中调用时使用了其导数；

3、nojac operator；

4、解的形式不适于控制方程；（这个问题什么意思，没遇到过）2

5、在没有选择Allow complex number and use complex function with real input 选项的情况下使用了复数。

COMSOL使用技巧

COMSOL Multiphysics使用技巧

(旧版通用)

COMSOL使用技巧

一、 全局约束/全局定义

对于多物理仿真,添加全局约束就是COMSOL非常有用的功能之一。

例如,对于一个涉及传热的仿真,希望能够调整热源Q_0的大小,从而使得某一位置处的温度T_probe恒定在指定值T_max,我们可以直接将这个全局约束添加进来即可。

有些情况下,全局约束可能包含有对时间的微分项,也就就是常说的常微分方程(ODE),COMSOL同样也支持自定义ODE作为全局约束。 COMSOL使用技巧

例如,在一个管道内流体+物质扩散问题的仿真中,利用PID算法控制管道入口的流速u_in_ctrl,从而使得某一位置处的浓度conc恒定在指定值c_set。(基本模块模型库 > Multidisciplinary > PID control)。需要添加的PID算法约束如下式:

要添加上述约束,除变上限积分项外,另外两项都可以很容易的在边界条件中的“入口流速”设置中直接定义。因此,这个变上限积分需要转化成一个ODE,作为全局约束加入。

令tdtsetcconc0)_(int,方程两边同对时间t求导,得到setcconcdtd_int。在COMSOL中,变量u对时间的导数,用ut表示。因此变量int的时间导数即为intt。利用COMSOL的“ODE设定”,我们可以很容易的将intt-(conc-c_set)=0这个ODE全局约束添加入模型之中。 COMSOL使用技巧

COMSOL使用技巧

二、 积分耦合变量

COMSOL的语法中,变量u对空间的微分,分别默认为用ut,ux,uy,uz等来表示,这为仿真提供了极大的便利。那么对变量u的空间积分呢？COMSOL提供了积分耦合变量来实现这一功能。

积分耦合变量分为四种:点(point)积分耦合变量、边(edge)积分耦合变量、边界(boundary)积分耦合变量、求解域(subdomain)积分耦合变量。根据模型的维度,会有相应积分耦合变量。用户还可以指定得到结果后的作用域,例如全局,或指定某些点、边、边界或求解域。从而可以将对积分耦合变量结果的访问限制在指定的对象上。

COMSOL使用技巧

1.认识COMSOL的用户界面：COMSOL的用户界面提供了一系列的工具箱和菜单，用于创建和管理模型、设置物理场和边界条件等。熟悉并了解这些工具的功能、用途和操作方法是使用COMSOL的第一步。

2.创建几何模型：COMSOL提供了几何建模工具，可以用于创建各种形状和几何结构。在创建几何模型时，可以使用基本几何体（如球、圆柱等）、使用参数化几何体（如旋转体、拉伸体等）或导入CAD文件。确保几何模型的准确性和合理性对于后续的仿真分析非常重要。

3.设置物理场和边界条件：COMSOL提供了各种物理场模块，包括电磁场、流体力学、热传导等。在设置物理场时，需要根据具体的物理现象选择合适的物理场模块，并设置相应的物理参数和边界条件。合理的物理场和边界条件设置对于仿真结果的准确性有重要影响。

4.网格划分：COMSOL使用有限元方法进行仿真计算，因此需要将几何模型离散化为有限元网格。合理的网格划分可以提高计算速度和结果准确性。COMSOL提供了自动和手动网格划分工具，可以根据具体的需求选择适当的网格划分方法和参数。

5.选择适当的求解器：COMSOL提供了多种求解器，包括直接法、迭代法和松弛法等。选择适当的求解器可以提高求解速度和收敛性。如果发现仿真计算收敛困难或速度过慢，可以尝试更换不同的求解器进行求解。

6.运行仿真计算：在设置完物理场和边界条件、完成网格划分和选择求解器后，可以开始运行仿真计算。COMSOL提供了运行和监控仿真计算进程的工具，在运行仿真时，可以实时观察仿真结果，并根据需要进行调整和优化。 7.结果分析和后处理：COMSOL提供了丰富的结果分析和后处理工具，可以对仿真结果进行可视化、统计和比较等。通过结果分析和后处理，可以深入理解仿真结果，并从中获取所需的信息。合理的结果分析和后处理方法可以提高仿真结果的可理解性和应用价值。

8.优化和验证：在进行COMSOL仿真时，往往需要对模型和参数进行优化和验证。优化可以通过调整模型和参数，使仿真结果更加合理和接近实际。验证可以通过与实际实验或理论结果进行比对，评估COMSOL模拟的准确性和可靠性。