COMSOL培训资料

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnCOMSOL培训中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn内容和安排•1、有限元理论介绍•2、COMSOL简介及前后处理功能介绍•3、COMSOL高级技巧——网格、求解器•4、COMSOL典型算例分析中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn1、有限元理论介绍线性求解和非线性求解中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnPDE的简介•定义：一个包含两个或多个变量的未知函数及其偏微分的方程•分类–线性vs.非线性–标量方程vs.系统线性PDE系统非线性PDE系统线性标量PDE非线性标量PDEPDE分类矩阵困难程度中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn初期要点•“求解”PDE意味着什么?–适定的问题；存在，唯一，以及平滑•COMSOL使用FEM来数值逼近解•一些约定[]xxyzxxyyzzuuxuuuuuuuu中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn线性问题•对流输送方程•Laplace方程•传热方程•波动方程•Helmholtz方程0xtbuu0u0)(ukut0)(uutt对非均匀问题，将0用一个自变量的函数来代替uu)(中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnCOMSOLPDE模式•应用–可用于标量方程或系统•注意：系数可能会变成更高阶算子•COMSOL中的应用–系数形式•系数对应于常见的物理参数(例如，扩散、对流等)–通式•很灵活和紧凑–弱形式•作为PDE的基础的PDE形式•积分形式提供更强大的灵活性–非标准化边界条件，边界方程耦合等•Lagrange算子显式求解•需要推导方程，制约其应用中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn有限元方法•定义–将连续的求解域离散成一组有限个，按一定方式相互联结在一起的单元的组合体–将PDE转换成离散的线性代数方程系统•特点–各种复杂单元可以用来模型化几何形状复杂的求解域–各节点上的解的近似函数可以用来求解整个求解域上任意点的结果fuc)(FKu•K：刚度矩阵•u：解变量，或解向量•F：载荷向量•u的数量：自由度数目（DOF）中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn2、COMSOL简介及前后处理简介、几何建模、CAD导入、后处理中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn什么是多物理场?•在描述一个对象时涉及多种物理现象的组合•这些现象都基于某种物理规律•这种物理规律可以借助于偏微分方程得到精确描述•有限差分•有限元•有限体积法•…自然对流自然对流（流热耦合）焦耳热（电热耦合）中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnCOMSOLMultiphysics全球第一款真正的多物理场耦合分析软件一个功能强大的平台有限元仿真平台类似于公式解释器形式的图形化操作界面填空式的操作方法任意耦合的多物理场分析平台多物理场耦合多维度/尺度耦合与实验结果进行耦合突出的特点易用性可自由切换的多种语言操作界面简单鼠标操作和填空，自动建立耦合物理场开放性对用户透明，支持用户建立自己的模型灵活性与MATLAB无缝连接，强大的二次开发功能中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnCOMSOL产品COMSOLMultiphysics准静态电磁AC/DCModule化工ChemicalEngineeringModule传热HeatTransferModule射频RFModule声学AcousticsModule地球科学EarthScienceModule微机电系统MEMSModule结构力学StructuralMechanicsModule材料库MaterialLibraryCAD导入CADImportModule优化实验室OptimizationLab反应工程实验室ReactoinEngineeringLabSolidWorks®AutoDesk®INVENTOR®Pro/E®Catia®,Pro/E®,NX®SolidEdge®…ECAD(ODB++)Simpleware®MATLAB®&SimulinkCAPE-OPEN,•CHEMKIN®•JANAF•NASA中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnCOMSOLMultiphysics的主要特性•交互式建模和模拟环境－GUI–大量的预置物理应用模式–自定义PDE应用模式•无穷的耦合能力–无限的物理量耦合–不同维度/尺度耦合–与实验结果耦合•完备地前处理器功能–简单实用的几何建模–导入主流CAD文件格式–强大的网格剖分功能•多种功能强大的求解器•强大的后处理能力•特定的应用模型和扩展•支持Matlab®和Simulink®的双向调用消息窗模式树模式细节主工作区工具条菜单中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnCOMSOL脚本•COMSOL脚本–采用M文件进行存储，命令格式完全兼容于MATLAB–Windows化的编辑与调试界面–内建600多条命令–用户自定义GUI–Excel文件导入/导出–可选专用附加软件•反应工程实验室中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn几何建模•内建功能强大的基本几何建模工具•支持多种文件格式的CAD导入模块•基本功能–使用工作平面–拉伸和旋转–嵌入中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cnCAD文件导入•导入CAD文件•导入零件和装配•修复•修复和损毁•和SolidWorks实时连接中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn支持的文件格式产品格式版本CADImportModuleParasoliduptoR18ACIS(SAT)uptoR17STEPAP203,AP214IGESupto5.3CATIAV5ImportModuleCATIAV5R2throughR17CATIAV4ImportModuleCATIAV44.1.9through4.2.4InventorImportModuleInventor6through11Pro/EImportModulePro/Engineer16throughWildfire3VDA-FSImportModuleVDA-FSupto2.0COMSOLMultiphysicsSTLVRML1.0DXF(2D)uptoR14GDS2NASTRAN中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn后处理•COMSOLMultiphysics提供了大量的工具进行后处理和图形化。标准的绘图模式包括：或者是这些绘图模式的组合形式中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn图形化•对于3D如何抑制求解域和边界是很重要的平移/旋转/缩放(不激活时为选择工具)隐藏选中的对象显示所有隐藏的对象使用Shift和Ctrl键正交和透视图确认选择(右键点击)平面视图选择工具摄像工具网格工具中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司@cntech.com.cn后处理，续•其他后处理特性包括：–耦合变量：从2D轴对称模型的解直接得到3D图–探测图：求解过程中实时绘制某个点上的结果–求解时绘图：求解过程中