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COMSOL Multiphysics模拟多孔介质流动
COMSOL Multiphysics多孔介质流动: 裂隙流中仿科技技术部中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司模型背景在多孔介质的裂缝中，流体流动得较快，而在周围的多孔介质岩体当中，流体也会进入微孔，尽管速度非常慢。
由于裂缝和岩体之间存在着流体的传质，所以在裂缝和岩体的界面上压强是连续的。
精确模拟岩体和裂缝中的流动在一些案例中是很有关键的，例如估计井的流率，描述污染物的迁移，设计污染物清除策略等。
本算例说明了联合求解裂缝和岩体流动的一种高效而精确的方法。
模型建立为一个立方体岩体，它的内部边界为裂缝。
Darcy定律是岩体中速度的控制方程，裂缝中的流动设定与裂缝厚度有关。
将裂缝定义为内部边界是一种高效的方法，因为这样就不需要为狭窄的裂缝体积来建立面积-厚度比非常高的精细网格。
中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司模型几何、控制方程及边界条件流体流动—岩体流体流动—裂缝几何体为一块断裂多孔介质立方体，边长1m。
裂缝对流体的透过性远好于岩体，而厚度为0.0001m，也比岩体的尺度小得多。
除了裂缝的边界之外，立方体的其它边界都是不可穿透的。
流体在岩体内从左至右流动，从下表面进入裂缝，从上表面流出。
初始时，岩体内的流体并不流动。
在模拟过程中进口边界的压强保持不变，出口边界的压强随着时间降低。
模拟时间为1000s。
结束模拟之后会做出数据列表。
中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司模型数据Variable Units Description Valueθs m3/m3Porosity of matrix blocks0.3χf s2·m/kg Compressibility of the fluid 4.4·10-10χs s2·m/kg Compressibility of the fluid10-8κm m2Permeability of matrix blocks10-11df m Thickness of the fracture0.0001Sf s2·m/kg Storage coefficient of the fractureχfκf m2Permeability of fracture10-7ηkg/m·s Viscosity0.001gr m/s2Gravity9.82ρf kg/m3Fluid density1000pinlet kg/m·s2Pressure at the fracture inlet10e5poutlet kg/m·s2Pressure at the fracture outlet p0 −10tp0kg/m·s2Initial pressure distribution10e5中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司分析结果表现了时间终点1000s的流体压强等表面输出结果。
COMSOL Multiphysics 简要介绍
• 特定的应用模型和扩展
• 支持Matlab®和Simulink®的双向调用 通过模型树建模 信息、求解过程和数字结果
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COMSOL Multiphysics 简要介绍
PassCode: 9FFF10F-TYUS-110101-5073427-515568972
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结构力学模块
• 应用于力学分析
• 交互式建模和模拟环境
– 大量的预置物理应用模式 – 自定义PDE应用模式
主菜单
主工具条
设定
绘图窗口
• 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
– 静态、动态和振动、非线性、多物理场耦合 – 结构力学专用单元、专用分析模式 – 各种材料：压电、非线性、各向异性、自定义本构。。。 – 接触和摩擦分析
COMSOL Multiphysics模拟单边缘裂纹
COMSOL Multiphysics模拟单边缘裂纹中仿科技技术部中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司模型背景本模型处理带单边缘裂纹的圆盘在承受拉伸载荷作用下的稳定性分析。
为了分析裂纹的扩展，在此使用了断裂力学理论。
应力强度因子KI,作为断裂力学理论中的一个通用参数，提供了一种预测裂纹是否会导致圆盘脆裂的方法。
当计算值达到材料的临界断裂强度值KIc（一个材料参数）时，如果速度继续上升，通常就会导致灾难性的断裂。
参考文献. 1. Abdel-Rahman Ragab and Salah Eldin Bayoumi,Engineering Solid Mechanics. CRC Press, 1998.中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司模型几何、控制方程及边界条件边载荷自由边界对称边界点预位移使用结构力学中的固体力学模块,点的左边开裂，固定点x方向位移，右边为对称边界。
上边施加载荷，模拟固定点左边开裂过程中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 Variable Value Unit Description E 206[GPa]Pa Young's modulus nu 0.31Poisson's ratio rho7850[kg/m^3]kg/m^3Density模型数据上表列出了三条不同积分路径的应力强度因子。
下图为等效应力以及圆盘的变形图。
57.67 MPa·m1/2357.71 MPa·m1/2257.79 MPa·m1/21STRESS INTENSITY FACTOR CONTOUR中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 更多资源请关注中国视频教程网：中国仿真互动：中仿社区： 中仿科技公开培训：/training/中仿科技市场活动报名：/market/marketing.html中仿科技资源下载中心：/down/•地址: •用户名: free@ •密码: 中仿科技FTP 资源：。
COMSOL Multiphysics安装说明书
全国统一客户服务热线：400 888 5100 网址: 邮箱:info@ -1-
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-第 3 步: 阅读软件的使用许可协议，选择我接受授权同意条款，根据您的授权码格式选择授权码
安装完后确认是否安装成功，首先在客户端运行 COMSOL Multiphysics，任意选择模块案例并完成计 算。然后在服务器端开启您建立的.log 文件。查看登入信息档案，确认客户端是否成功登入或者登出。
§2.3 Linux 单机版安装说明
1） 准备工作 .电脑一台 .License 文件 .COMSOL Multiphysics 安装光盘 例：本次安装以 Ubuntu 发行版为操作系统平台
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a) 新建一个 service name：“COMSOL Multiphycis license manager” b) 指定 License 资源分享路径：指定 lmgrd.exe 和 License.dat 文件位置 c) 新建一个后缀名为.log 的文件，用于记录客户端访问服务器情况。建议建立在 lmgrd.exe
第二，查看网卡设备有关信息，并将信息保存到当前用户主文件夹 ifconfig > ~/hostid.txt。
第三，查看机器名等相关信息，uname –a >> ~/hostid.txt
第四，通过 cat ~/hostid.txt 确认信息无误之后以附件形式将 hostid.txt 发邮件给我们： email@，我们在收到 hostid.txt 之后生成正式版的 license.dat。
挂载完光盘之后以 root 身份运行光盘里面的 setup 文件，或 sudo sh /media/cdrom0/setup， 其他 Linux 版本使用 sh /media/cdrom0/setup。
COMSOL_Multiphysics几何建模指南
“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”COMSOL Multiphysics V4.x操作手册丛书几何建模用户指南中仿科技公司(CnTech Co., Ltd.)2010年10前言COMSOL Multiphysics是一款大型的高级数值仿真软件，由瑞典的COMSOL公司开发，广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，被当今世界科学家誉为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”，适用于模拟科学和工程领域的各种物理过程。
作为一款大型的高级数值仿真软件，COMSOL Multiphysics以有限元法为基础，通过求解偏微分方程（单场）或偏微分方程组（多场）来实现真实物理现象的仿真。
COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场直接耦合分析能力实现了任意多物理场的高度精确的数值仿真，在全球领先的数值仿真领域里广泛应用于声学、生物科学、化学反应、电磁学、流体动力学、燃料电池、地球科学、热传导、微系统、微波工程、光学、光子学、多孔介质、量子力学、射频、半导体、结构力学、传动现象、波的传播等领域。
在全球各著名高校，COMSOL Multiphysics已经成为讲授有限元方法以及多物理场耦合分析的标准工具；在全球500强企业中，COMSOL Multiphysics被视作提升核心竞争力，增强创新能力，加速研发的重要工具。
COMSOL Multiphysics多次被NASA技术杂志选为“本年“当选为NASA科学家所选出的年度最佳CAE 度最佳上榜产品”，NASA技术杂志主编点评到，产品的优胜者，表明COMSOL Multiphysics是对工程领域最有价值和意义的产品”。
COMSOL Multiphysics 提供大量预定义的物理应用模式，涵盖声学、化工、流体流动、热传导、结构力学、电磁分析等多种物理场，模型中的材料属性、源项、以及边界条件等都可以是常数、任意变量的函数、逻辑表达式、或者直接是一个代表实测数据的插值函数等。
comsol结构力学模块介绍
– 粘弹性
• 用户自定义非线性材料模型 • 大形变（结构非线性）
– 大位移/旋转 – 应力硬化效果和非线性弯曲
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分离鼓振动分析
第12个本征值为11.6Hz，阀动器的大 振幅
最小的本征值为3.21Hz，大尺度管线 的缺点
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结构力学模块
静态线弹性分析
多物理场
热－固耦合 压电 声－结构耦合 流－固耦合
动态和振动
模态分析 频响分析 瞬态分析
非线性分析
材料非线性 结构非线性 边界非线性
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案例展示
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结构力学模块的特点（续）
• 坐标系统
geostudio-seep模块
处理方法之一：延展问题的几何，缺点：需要跟多的单元和 跟多的计算时间，且有些情况会造成网格剖分困难，结果难
于解释。
处理方法之二：使用无限单元（infinite regions）
该边界条件上定义水头边界条件将会获得好的计算结果，非 零的流量边界条件不推荐使用。
使用建议：先不使用无限单元，在获得合理结果的基础上再 用该方法以评价是否提供更符合预期的解
4、定义材料类型，输入材料参数； 5、将材料赋给几何模型，网格查看与调整； 6、定义边界条件，将边界条件赋给几何模型；
7、检查模型，求解； 8、结果查看；
总结：数值模9拟、分工析况要变素：更几，何再、次材求料、解网。格、边界条件
SEEP/W分析基本原理
☺ 有效的利用SEEP/W 软件来模拟分析问题，需要对一些 关键的基本原理有清楚的认识
可以定义线的切向和法向的渗透系数，比如模拟排水板 排水或者截流幕墙等
材料模型总结： 在非饱和区（负孔隙水压力）和饱和区（孔压为
正）都会发生流动 渗透系数是基质吸力或者负孔隙水压力的函数 体积含水量是基质吸力或者负孔隙水压力的函数
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边界条件
• 基本原则 • 边界条件作用对象
• 水头边界条件 • 指定边界流量
点的位置 • 区域的修改与编辑（Modify 、 keyin region）
DXF文件导入GeoStudio软件的过程及技巧
导入前的准备：设定单位和比例，红框内 是重点注意的，这个决定了建模的尺度，
如下图示，x向最大48.34m，y向最大 35.64m，最小均为-5m，首先根据自己的模
型尺度设定相应的值。
2m
在SEEP/W中，流入系 统为正，流出系统为
Tecplot系列软件绘图及数据可视化的21大技巧
Tecplot系列软件绘图及数据可视化的21大技巧Tecplot系列软件是由美国Tecplot公司推出的功能强大的数据分析和可视化处理软件。
它包含数值模拟和CFD结果可视化软件Tecplot 360，工程绘图软件Tecplot Focus，以及油藏数值模拟可视化分析软件Tecplot RS。
1.了解您的听众使您的介绍适合您的听众。
如果他们对您的研究内容很陌生，那么就要确保在介绍中提供足够的背景资料。
反之，如果您是在面向一些专家进行介绍，他们可以根据有关数据作出假设，那么就要在您的布局中突出您的关键想法。
2.三分法则您希望您的绘图布局能够给观众以视觉上的冲击，引起他们的兴趣。
如果使用简单的图片和动画，您很少会听到您想要的“哇”的声音。
制作视觉冲击的一个好办法就是将您的布局在垂直方向和水平方向上分为三部分，产生四个距离相等的点。
让所有的重要信息（标题、图表、图片）都与这些点对齐，这将使您的布局更有吸引力。
3.注解y文本和字体——当您使用了多个文本框，一定要制订一个统一的明确的格式，使得标题和副标题能够被明确的区分开来。
避免出现杂乱的、不同字体的布局。
混杂的字体会掩盖掉信息，所以不要使用超过两种以上的字体—— 一种用户标题，而另一种用于内容。
作为替代方案，您可以使用同一字体的不同格式，例如主标题使用黑体字而二级标题使用正常字体。
同时，还要注意避免标签和文字出现重叠。
y反差——眼睛会自动捕捉那些具有地比效果的内容（如黑色或暗色背景上白色或亮色的文字），所以要注意对比效果的使用。
对比效果容易捕捉到目光，但是也容易让眼睛感到疲劳。
而且，薄字体在这种效果下也会趋于消失。
y数字——用截断数字对等高线，轴标签，参考向量幅度，以及参考散射尺寸进行标注。
y关键——要包含清晰的颜色图例，同时还要有一个包括了公司名称、标志和图片名称的标题快。
y框——当使用边框线时，应使文字与边框线之间保持一定距离。
使用框和下划线是突出重点的好方法，但是要注意不要在每个部分都加框，否则就什么都无法突出了。
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SYSTAT
——模块最完整的通用数据统计分析软件
SYSTAT 递送了20年以来领先统计家写的统计运算法则中的经验。无论你是正在寻找一种集合的工
具，或对你的统计图书馆的进一步的附加，你都将不会为无法发现正确的统计数值或为你的研究的特殊需
要完成图示而感到烦恼了。
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发表例如地图，multiplots 和核心密度。用SYSTAT's 交谈式图标可以加快你的分析，简单地完美你的
曲线图的外表。
规划语言或精细的接口设计是不是有很大的困难? SYSTAT's 直观的Windows接口和有柔性的指令
语言就是为了使你的研究更有效率而设计的。很快，清楚的包罗万象的会话能找出进一步的选项。飞快的
略过你的有交谈式指令的分析。使用SYSTAT's QuickGraphs 会在你的结果中立即显现出来。
§1. 达到具有分析能力和效率的新水平
SYSTAT 11 扩充了它的统计程序的范围和深度通过新的 Monte Carlo 方法，新的复原模型，20
种新的配件分配和提高分析用工具工作。通过SYSTAT 的广泛的统计图书馆，你都将不会为无法发现正
确的统计数值或为你的研究的特殊需要完成图示而感到烦恼了。
§2. 20 种新的适宜分配
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SYSTAT 的13 种不连续的和连续的分配随员被扩大为33 种不连续的而且连续，univariate 和
multivariate 的分配给你发现适合你的数据正确分配的好机会。
§3.新的 Monte Carlo 运算法则
SYSTAT 11 现在提供较多的随意抽取样品，IID Monte Carlo,而且 Markov 用铁链锁住Monte
Carlo 运算法则产生来自许多标准的任意样品分配,不是特别标准的标准分配和间接的叙述了分配。利用
SYSTAT 11 完成你的模拟工作而且为你的不顺手的 Bayesian 问题得到帮助。
§4. 更多的复原技术
SYSTAT 的复原被提高来提供比较健康的复原技术, 当你有散乱的数据 outliers 等的时候它可以
被利用。那附加是: Bayesian 复原, 最少的中动脉正方形 (LMS) 复原,和三种新的在M-复原中的重量
级的功能 (Ramsay ，安德鲁和Tukey) 。20 种新的适宜分配。
§5. 提高了分析工具的能力
更多的标准图解和工具可以被包括标准度量 R&R，Taguchi's 在线的 SPC 和Signal-to-Noise Ratio
Analysis2 of Taguchi designs来利用。 新的菜单驱动的multivariate 分析能使使用者能够为低劣的矢
量完成 Hotelling's T 和其他的测试,轻易地完成共分散和相互关系的matrices。
§6. 改良曲线图和使能力清晰可见
SYSTAT总是能提供比较高质量的科学的和技术上的曲线图相比其他的桌面统计的包裹。SYSTAT11介绍
一个新的交谈式曲线图编者，改良得使它的能力清晰可见，并且它现在利用微软的16M调色板涂色,使荧屏
上的曲线图更加炫耀。
§7.新的交谈式曲线图编辑器
- 能够进行较多的曲线图元素并且能一起修正比较少的主要笔划
- 比较容易的曲线图设定不需要编辑密码或再产生曲线图
- 具有比较容易的控制，替换和移动曲线图的能力。改良曲线图!
- 新的附加曲线图输出申请格式:GIF, TIFF & PS
§8. 更加容易地使用和比平常更快
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SYSTAT 11 程序比早先的版本平均快30%以上， 并且改良的菜单驱动的组织相关的功能流线标准统计
的工作流程处理能使你的研究分析更快而且更有效率。Redesigned 窗口接口!
许多早先的指令线功能现在是菜单受到驱策的, 主菜单和Right-Mouse-Button 菜单完全可控制再加
上先进的使用者的控制，包括较多的累赘- 而且下降和正确的点击功能全部翻译到比较快速地工作实行。
新的用户接口进一步被单一化,使 SYSTAT 11更加容易的使用。
§9.用户技术上的问题立刻可以得到回答
利用SYSTAT学习新的或进一步的程序提高,工具顶的比较可接近的在线 HTML和上下文敏感的帮忙系统
和广泛的使用。或学习脱机的SYSTAT更新体积7本印刷的手册具有实在的数据几乎包含3,400页和刚好超过
500个例子的设定。
§10. SYSTAT支持所有类型科学上和技术上的研究
制造业: 质量进步
SYSTAT帮助掌握你的制造业程序的资讯。这里,X-bar QuickGraph显示那五个抵抗任意的选择计算机成
份测量值的平均值，这些测量超过二十制造天。 X-bar直条图很好地展现了在里面的成份的控制极限。
传染病学: 肺结核影响方式 SYSTAT让你联合地理和统计的数据产生有洞察力的地图。这种
方法使用涂颜色来加亮肺结核的高影响之方式率直到横过欧洲。 考古学: 头盖骨尺寸的进
化 SYSTAT's MANOVA 程序发现在埃及的男性头颅里面的时间期数之间的变化。
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Multivariate的测量结果被坚定通过univariate ANOVA，在这里描述为联合复原/盒子计
画翻译。 心理学: 指导的方法和学问 共分散 (ANCOVA) 的分析是必需的，这是为基本
的资质效果调整实验，通过与二种不同的指导方法相比较。 医生研究: 临床判断 不一致
的重复措施分析(ANOVA)在这里被用作调查四种不同的药物在治疗消除狗体内的组织安
方面的效果。 地质学: 使用SYSTAT的空间的统计学 Kriging 估计者可以判断铀的保留
量从地下水潜在铀预备品，这已经成为一个范例。这Krig利用等高线真实地指出铀水平覆
盖集中位于靠近经度:101;纬度:33.4的区域。 环境科学: TCE 污染 这些生存情节展现了
四个水平的效果在Vallisneria Americana上的TCE污染方面。情节清楚地展现出高污染的
TCE大大地降低生存率。 统计学: 理论上的分配 利用SYSTAT内建的统计功能把理论和实
验作比较,例如贝它密度。SYSTAT表示密度,累积的,和倒转的功能为28分配, 适宜的25分
配和随意从33分配抽取样品。 太阳的黑点循环 在进行深入的研究之前把你的数据在操作
前很快的一瞥。这个自相关功QuickGraph表演循环的式样由太阳黑点来显示。 机械工程:
健康的产品设计。SYSTAT很快地概述设计的实验结果。这个四因素,二代理店的设计被引
导着去调查燃料标准度量的准确性在产品发展期间。 SYSTAT 自动地产生并肩的四图解
的炫耀。