COMSOL-Multiphysics-入门培训

仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation9FFFBFFF0-TYUS-120926-5075598-319304364PASSCODE:仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation中仿科技2012年9月COMSOLMultiphysics初级操作培训张建伟（JavyZhang）仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation软件名称的由来有限元法FiniteElementMethod（FEM）实验室（LAB）2005年3.2软件改名为COMSOLMultiphysicsFEMLABFEMLAB仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation•总部位于斯德哥尔摩•欧洲、印度和美国有16个办事处多物理场模拟的世界领先者中仿科技（CnTech）是中国大陆及港澳地区唯一合作伙伴仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation需要讨论的几个问题仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation人们通常用偏微分方程来描述所看到的物理现象。计算流体力学NS方程热传导方程1、物理现象与数学仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation工业问题数学问题（解偏微分方程）通过各种简化解析解很难解得出没有解析解数值解差分法有限元方法边界元法。。。猜想验证再猜想再验证仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation2、为什么要进行CAE仿真仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationCAE仿真：为设计“设计”仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation提高竞争力创新设计方便设计让工程师形象看到自己的产品并找到设计的瑕疵允许工程师把自己的想法付诸于形动降低成本培养创新人才设计具有传承性CAE仿真已成为一种不可或缺的技能仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation3、什么是多场耦合两种或多种物理现象之间相互影响电流温度分布材料属性改变焦耳热仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationMultiphysics多物理场仿真ElectromagneticFieldHeat TransferUser DedinedEquationsStructural MechanicsAcousticsChemical ReactionsFluid Flow流体流动化学反应电磁自定义方程声学结构力学传热仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation案例分析仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation无线装置辐射分析•手机天线发射的无线电波被人脑吸收•分析得到人脑对电磁波的吸收系数(SAR)大小1.电磁场2.生物组织传热物理现象仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation家庭影院设备•CAD模型导入•通过2D或3D模型全波段分析•分析扬声器周围声压级分布1.SPICE电路仿真2.电磁力分析3.直流分析4.结构变形5.声学物理现象仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation新能源反应器•燃料电池氢制备中的重整器结构1.CFD（流体流动）2.化学反应3.物质与能量传递物理现象仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationCOMSOLMULTIPHYSICS仿真流程仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation4.3最新界面仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation•真正的多物理场–解决前沿的单物理场问题–任意多物理场耦合•简便易用–内置多种应用模式便于快速建模–图形化操作界面•开放灵活–自定义材料参数和函数–任意参数化–可以修改和添加方程•高性能运算–支持多核与多重处理器运算–支持集群并行运算COMSOLMultiphysics——完善的仿真平台仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation建模流程•选择物理场-告诉软件分析问题中包含哪些物理现象•CAD绘图-软件自带CAD绘图、导入CAD模型•指定分析条件-指定材料、输入、输出选项-指定边界条件•网格-结构化或非结构化网格•求解-稳态、瞬态、特征频率、参数化扫描分析-直接、迭代求解器•后处理-图像化显示关心位置的数值大小-对数据集进行积分、通量、受力等函数计算-生成报告仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation建模步骤-几何•使用COMSOLMultiphysics的内置建模工具.•导入和修复CAD格式文件(STEP,IGES,SAT,Parasolid,...).•从第三方软件导入图像.•从文本文档导入数据.绘制或导入几何模型仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationCAD导入几何模型•支持的CAD格式-Parasolid(.x_t,.x_b)-SAT(.sat,.sab)-STEP(.step,.stp)-IGES(.igs,.iges)-AutodeskInventorpart(.ipt)-AutodeskInventorassembly(.iam)-Pro/ENGINEER(.prt,.asm)-SolidWorks(.sldprt,.sldasm)•实时连接SolidWorks,AutoDeskInventor,和Pro/ENGINEER-支持模型几何的双向调用•每种对于CAD的LiveLink都包含CAD导入模块仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation建模步骤——材料&参数设定•定义材料参数:–常数–函数表达式–测得数据(如Excel表单)–应用COMSOLMultiphysics的内置材料库–材料库里包含近2500种材料.•各种应用模式有它们各自的材料和边界设定.设定材料参数和边界条件仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation建模步骤——网格剖分•应用COMSOLMultiphysics的工具创建网格.•支持导入Nastran格式的网格文件.生成网格仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation建模步骤——求解•求解器类型:–直接–迭代–分离–多重格点•求解类型:–稳态–瞬态–参数–更多…•处理器支持:–多核–集群求解仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation建模步骤——可视化和结果•图像–面图–箭头标示–流线–粒子追踪–线图–体积图–切面–等值面•动画•图表•数据(例如Excel)•综合报告结果可视化仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationLiveLinkTMforMATLAB®•支持脚本代码.•可以将COMSOL文件保存为MATLAB的M文件.•能对M文件作出修改操作和调用定义的函数.•导出COMSOLMultiphysics仿真结果用于其他模拟软件的计算.仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationCOMSOLMultiphysics功能简介喷气发动机涡轮叶片温度场和应力分布仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationCOMSOLMultiphysics架构仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationAC/DC模块•电容器•电感器•电动机&发电机•电阻、感应加热•SPICE电路与场模拟•电磁兼容（EMC）X射线高压电机电磁场分布AC/DC模块的功能涵盖了静电场、静磁场、直流交流电磁，以及与其它物理场的无限制耦合。仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationRF模块•天线、波导（热力效应）•微波、射频加热•生物加热•等离子激光•超材料•海洋探测•输电线路用于模拟射频、微波和光学工程中电磁波在结构内部和周围的传播，该结构可以是金属、电介质、旋磁，甚至是具有工程特性的超材料6GHz贴片天线仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新SimulatinginspiresinnovationMEMS模块•谐振器•制动器•传感器•压电设备•加速计•换能器•体声波和面内声波设备模拟微尺度器件和影响它行为的各种物理现象多物理场耦合：结构力学、压电效应、静电场、微流动、电流体、化学反应仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation等离子体涵盖流体力学、化学反应工程、物理动力学、热量传递、质量运移，电磁学等众多学科研究等离子体的产生机理和过程•照明•等离子体显示板•有害气体破坏•等离子源•蚀刻技术•半导体工艺感应耦合等离子体模型仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation传热模块传导、对流以及辐射的通用应用模式•与传热有关的各种领域•无限元方法模拟非限制域温度感应器仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation结构力学•线性和非线性的应力应变分析•热应力和热应变•弹塑性和超弹性•接触分析和摩擦•屈服•粘弹性，粘塑性和蠕变•压电效应球形轴承及密封圈应力分布专门用来计算结构的受力及变形情况基于材料破坏临界面理论，对结构进行高、低循环疲劳分析和多轴疲劳分析仿真智领创新Simulatinginspiresinnovation仿真智领创新Simulatinginspir