COMSOL基础培训一.ppt
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第一章 基本说明1.1 几何体的表现形式COMSOL Multiphysics中有两种几何体,组合几何体(缺省)和装配体。
所谓的组合几何体指重叠的几何对象自动分解为多个求解域(与几何无关),其内部界面上,几何结构、网格以及物理量等自动相互“粘合”。
装配体则表示重叠的几何对象之间没有构成关系,因此从本质上而言,不存在内部界面。
这两种几何体各有优缺点,组合几何体是COMSOL Multiphysics的缺省设定,优点在于:z在材料非连续处,物理量自动连续z在材料界面处,自动得到高精度解z在材料界面处,自动确认网格单元和节点其缺点在于:z网格越细,内存开销越大z对大的CAD模型网格剖分比较困难反过来,装配体的优点则在于:z在材料界面处可有意定义物理量不连续,例如接触阻抗z对大的CAD模型网格剖分比较容易z网格越粗,计算越快(但精度越低)装配体的缺点:z需要更多的手工操作z为了保证足够的高精度,需要注意边界上的网格密度1.2 几何框架在COMSOL Multiphysics中,所有的几何对象都存在于某个几何框架,例如1D、2D或3D几何等,以Geom1、Geom2依次序命名。
每个框架保持独立,其中的几何对象、求解域、边界条件等完全封装。
每个几何框架不能直接访问其他几何框架中的变量、因变量等,必须通过耦合变量-积分耦合变量、拉伸耦合变量和投影耦合变量等,在不同的框架中定义可相互访问的中间变量。
图 1 几何框架此外,当用户定义表达式的时候,也必须注意这种不同几何框架之间的限制。
只有选项>全局表达式可以直接在所有的几何框架中被引用。
而选项>标量表达式等则只能在定义该标量表达式的几何框架中被引用。
用户可以在模型导航窗口对话框中,首先确认已按下多物理场按钮,然后点击右侧中部的新增几何按钮,然后在跳出的新增几何对话框中,给定几何名称,选择所需的空间维度,独立变量的名称,框架名称以及单位系统等参数。
图 2 增加几何框架用户还可以在建模的时候,在绘图平面设定的底部点击新增来增加一个2D的几何框架。
Comsol multiphyics基本操作指南和常见问题解答一、导读1、数值模拟综述解决问题的一般流程:实际问题→数学模型→计算方法→程序→计算机计算→后处理2、CAE计算机辅助工程PDE偏微分方程3、有限元的未来多物理场FEA有限元分析第一章Comsol Multiphysics 简介1、什么是Multiphysics定性:数值模拟软件包,基于PDE建模与Matlab完全兼容。
多物理场包括:电磁场、热传、结构力学、声学、化学反应、流体、用户自定义方程。
2、ComsolMultiphysics分析功能及应用领域从网上可以下载《用户手册》这里包括模型的背景、步骤、实验结果以及讨论等。
了解Comsol的8个应用模块:(1)、AC/DC模块。
静电场、静磁场、以及准静态电磁场等物理场。
对传感器、医学成像、电磁流、等离子体、地球物理等方面。
(2)、声学模块环境声学、超声学、建筑声学、光声效应等用于计算声波在固体中的损减和耗损。
(3)、化学工程模块:电化学工程、电泳和色谱、反应工程和反应器设计、多相流体的流动。
(4)、地球科学模块:多孔介质流体流动、热传递、和溶质的运移。
(5)、传热模块:热传导、对流传热、热辐射以及生物传热等‘(6)、MEMS模块:微流体和压电效应主要应用于流体。
(7)、RF模块:电磁波应用模型、天线、波导、微波、以及光学模块(8)、结构力学模块:力学、粘弹性模型、超弹性材料模型。
3、硬件要求和操作系统平台不作介绍4、ComsolMultiphysics介绍反应工程实验室新增第三方数据库软件CAPE-OPEN的接口5、ComsolMultiphysics的学习方法各种学习资料:用户手册、建模指南、参考指南、pdf文档、html 文档等在帮助栏中均可查询。
专业书籍:《ComsolMultiphyics有限元法多物理场建模与分析》、《基于ComsolMultiphysics的MEMS建模及应用》、《多物理场耦合模型及数值模拟导论》官方网站:第二章ComsolMultiphysics简明安装指南kWindows单机版和网络版安装说明第三章Comsol Multiphysics帮助文档1、帮助文档分类M文件是一种可编辑的文本形式的脚本,并且可插入MAtlab命令函数。
准备基本介绍SOL Multiphysics是对基于偏微分方程的多物理场模型进行建模和仿真计算的交互式开发环境系统。
SOL Multiphysics是专为描述和模拟各种物理现象而开发的基于有限元分析的软件包,它集成了数学模型建立、求解和后处理的交互与集成图形用户界面。
它使得建立各种物理现象的数学模型并进行数值模拟计算变得更为容易和可能。
3.在使用过程中,可以根据需要自己建立普通的偏微分方程形式,也可以使用COMSOL Multiphysics提供的特定的物理应用模型。
SOL Multiphysics软件可以把任意数目的物理应用模块整的偏微分方程合成,求解所需要的新模型。
用户也可在图形界面中轻松自由定义所需的专业偏微分方程。
参数控制,材料属性、边界条件、载荷进行参数控制。
5.专业的计算模型库,内置各种常用的物理模型,用户可轻松选择并进行必要的修改。
AC/DC模块(AC/DC Module)声学模块(Acoustics Module)CAD导入模块(CAD Import Module)化学工程模块(Chemical Engineering Module)地球科学模块(Earth Science Module)热传导模块(Heat Transfer Module)材料库(Material Library)微机电系统模块(MEMS Module)射频模块(RF Module)结构力学模块(Structural Mechanics Module)COMSOL脚本解释器(COMSOL SCRIPT)反应工程实验室(Reaction Engineering LAB)信号与系统实验室 (SIGNALS SYSTEMS LAB)最优化实验室 (OPTIMIZATION LAB)最优化实验室最优化实验室提供了一套高级的COMSOL Script函数指令,用于建立和求解最优化问题。
基于加州大学圣地牙哥分校的Philip E. Gill和斯坦福大学的Walter Murray和Michael A. Saunders开发的SNOPT和SQOPT,最优化实验室包含求解约束线性、二次型和非线性目标函数以及约束线性和非线性最小二乘问题。
COMSOL学习
曲率因⼦参数决定了与⼏何边界的曲率相关的边界单元尺⼨,其中曲率半径乘上曲率因⼦给出了沿边界能够剖分的最⼤单元尺⼨。
值越⼩,沿弯曲边界的⽹格越精细。
狭窄区域分辨率⽹格参数控制在狭窄区域(近似)中创建的⽹格单元的层数,如果这个值⼩于1,⽹格⽣成器将在狭窄区域中创建尺⼨上存在各向异性的单元。
最⼤单元增长率参数决定了单元尺⼨从⼩单元向较⼤单元区域过渡时的最⼤⽐例。
由于⽔的密度与温度相关,因此流动设为弱可压缩流。
假设安装⼈员使⽤ 8.8 级(其中,第⼀个数字表⽰断裂载荷为800N/mm2,第⼆个数字表⽰屈服强度为断裂强度的80%)的标准公制M3螺钉将馈线固定到夹钳中。
⼀个组合⼏何体是⼀个单独的对象,包含多个⼦域。
⼏何、⽹格、物理量在内部界⾯上会⾃动相互“粘合”。
⼀个装配体包含组合⼏何体中的⾮连接对象。
⼏何、⽹格和物理量在内部界⾯上需要⼿⼯联接。