COMSOL软件介绍
COMSOL软件特点
COMSOL软件特点•求解多场问题=求解方程组，用户只需选择或者自定义不同专业的偏微分方程进行任意组合便可轻松实现多物理场的直接耦合分析。
•完全开放的架构，用户可在图形界面中轻松自由定义所需的专业偏微分方程。
•任意独立函数控制的求解参数，材料属性、边界条件、载荷均支持参数控制。
•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。
•内嵌丰富的CAD建模工具，用户可直接在软件中进行二维和三维建模。
•全面的第三方CAD导入功能，支持当前主流CAD软件格式文件的导入。
•强大的网格剖分能力，支持多种网格剖份，支持移动网格功能。
•大规模计算能力，具备Linux、Unix和Windows系统下64位处理能力和并行计算功能。
•丰富的后处理功能，可根据用户的需要进行各种数据、曲线、图片及动画的输出与分析。
•专业的在线帮助文档，用户可通过软件自带的操作手册轻松掌握软件的操作与应用。
•多国语言操作界面，易学易用，方便快捷的载荷条件，边界条件、求解参数设置界面。
能够独立于MATLAB运算的COMSOL Multiphysics软件系统为进一步改进软件提供了一个很好的基础和平台。
COMSOLMultiphysics提供了与市场上主流的CAD软件进行接口的直接界面。
在已有的三角形、四面体网格划分模型基础上，又新增加了四边形、六面体和棱柱体网格模型。
为了更好地进行自动求解运算，COMSOL Multiphysics 还提供了强大的运算求解能力。
COMSOL Multiphysics软件系统具备了在Linux、Solaris和HP-UX等系统下的64位处理能力，尤其是可以在AMD64/Linux平台上进行64位计算。
在一个系统上加入64位处理能力意味着COMSOL Multiphysics所能处理问题的规模比原来提高了至少10到100倍。
•通过COMSOL Multiphysics的多物理场功能，您可以选择不同的模块，同时模拟任意物理场组合进行耦合分析；•通过使用相应模块直接定义物理参数创建模型；•使用基于偏微分方程的模型可以自由定义用户自己的方程。
Comsol软件介绍
我不是做广告的啊COMSOL介绍COMSOL Multiphysics多物理关注前沿科技，解决多场直接耦合难题——COMSOL Multiphysics助您登上科学的巅峰COMSOL Multiphysics是一款大型的高级数值仿真软件。
广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”。
模拟科学和工程领域的各种物理过程，COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场双向直接耦合分析能力实现了高度精确的数值仿真。
COMSOL公司于1986 年在瑞典成立，目前已在全球多个国家和地区成立分公司及办事机构。
COMSOL Multiphysics起源于MATLAB的Toolbox，最初命名为Toolbox 1.0。
后来改名为Femlab 1.0（FEM为有限元，LAB是取自于Matlab），这个名字也一直沿用到Femlab 3.1。
从2003年3.2a版本开始，正式命名为COMSOL Multiphysics。
COMSOL Multiphysics以其独特的软件设计理念，成功地实现了任意多物理场、直接、双向实时耦合，在全球领先的数值仿真领域里得到广泛的应用。
在全球各著名高校，COMSOL Multiphysic已经成为教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 Multiphysic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。
2006年COMSOL Multiphysics再次被NASA技术杂志选为"本年度最佳上榜产品"，NASA 技术杂志主编点评到，"当选为NASA科学家所选出的年度最佳CAE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显著特点求解多场问题= 求解方程组，用户只需选择或者自定义不同专业的偏微分方程进行任意组合便可轻松实现多物理场的直接耦合分析。
comsol案例
comsol案例COMSOL是一种基于有限元分析技术的软件，用于数值模拟和工程设计。
它被广泛应用于各个领域，如机械工程、电子学、化学工程等。
下面将介绍一个使用COMSOL进行热传导分析的案例。
在一个热传导案例中，我们想要分析一个导热材料的温度分布，以确定其在各个位置的温度变化情况，并找出可能存在的温度梯度。
这种分析可以用于优化材料选择、热设计和系统调试等方面。
首先，我们需要确定模型的几何形状、边界条件和材料参数。
在COMSOL中，我们可以通过创建几何实体，定义边界条件和设置材料属性来实现这一步骤。
例如，我们可以创建一个正方形的导热材料，并将其一个边界设置为恒定温度的热源，另一个边界设置为绝热条件。
然后，我们需要选择适当的物理场模型和求解方法。
在热传导分析中，我们可以选择传热模块，并使用稳态或非稳态热传导方程。
COMSOL提供了多种数值求解方法，如有限元法、有限差分法和边界元法等。
我们可以选择最适合我们问题的求解方法和网格划分策略。
接下来，我们需要设置求解器选项和初始条件。
COMSOL允许用户调整求解器参数，以获得更高的精度和更快的求解速度。
我们还可以设置温度的初始条件，这对于非稳态热传导问题尤为重要。
然后，我们可以进行计算并分析结果。
COMSOL提供了强大的后处理功能，可以用于可视化和分析模拟结果。
我们可以绘制温度分布图、温度剖面图，并计算温度梯度和导热通量等参数。
最后，我们可以根据分析结果来优化我们的设计。
例如，我们可以调整材料属性、改变几何形状或调整边界条件，以改善热传导性能或适应特定的设计要求。
综上所述，COMSOL提供了一种强大的工具，用于热传导分析和工程设计。
通过COMSOL的模拟和分析，工程师可以更好地理解热传导过程，并通过优化设计来改进性能和满足特定需求。
Comsol软件介绍
我不是做广告的啊COMSOL介绍COMSOL Multiphysics多物理关注前沿科技，解决多场直接耦合难题——COMSOL Multiphysics助您登上科学的巅峰COMSOL Multiphysics是一款大型的高级数值仿真软件。
广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”。
模拟科学和工程领域的各种物理过程，COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场双向直接耦合分析能力实现了高度精确的数值仿真。
COMSOL公司于1986 年在瑞典成立，目前已在全球多个国家和地区成立分公司及办事机构。
COMSOL Multiphysics起源于MATLAB的Toolbox，最初命名为Toolbox 1.0。
后来改名为Femlab 1.0（FEM为有限元，LAB是取自于Matlab），这个名字也一直沿用到Femlab 3.1。
从2003年3.2a版本开始，正式命名为COMSOL Multiphysics。
COMSOL Multiphysics以其独特的软件设计理念，成功地实现了任意多物理场、直接、双向实时耦合，在全球领先的数值仿真领域里得到广泛的应用。
在全球各著名高校，COMSOL Multiphysic已经成为教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 Multiphysic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。
2006年 COMSOL Multiphysics再次被NASA技术杂志选为"本年度最佳上榜产品"， NASA技术杂志主编点评到，"当选为 NASA科学家所选出的年度最佳CAE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显著特点求解多场问题 = 求解方程组，用户只需选择或者自定义不同专业的偏微分方程进行任意组合便可轻松实现多物理场的直接耦合分析。
COMSOL使用技巧
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。
COMSOL软件介绍
COMSOL软件介绍COMSOL Multiphysics 是一种高级的数学建模和仿真软件。
它允许用户通过求解包含微分方程和代数方程的物理模型来研究和优化工程和科学应用的性能。
COMSOL 是一个交互式的环境，可以直观地建立模型，并且具有各种可视化和后处理功能。
COMSOL的强大之处在于它是一个通用的建模平台。
它不仅可以解决传热、结构分析、流体力学等常见的物理问题，还可以处理电磁场、光学、声学等领域的模拟。
因此，COMSOL可以应用于许多不同的领域，如机械工程、电子工程、生物医学工程和环境科学等。
COMSOL Multiphysics 的核心是有限元法（Finite Element Method，FEM）和有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）。
有限元法是一种数值分析方法，通过将复杂的连续物理问题分解为有限个简单的元素，再对这些元素进行数学建模和求解，来近似解决实际问题。
这种方法广泛应用于结构力学、流体力学等领域。
COMSOL Multiphysics 的有限元法模块提供了广泛的功能，可以处理各种复杂的物理现象。
COMSOL Multiphysics 还提供了多物理场耦合模拟的功能。
这意味着可以将不同物理现象之间的相互作用考虑在内。
这种能力非常重要，因为实际问题通常包含多种物理学，而这些物理学之间的相互作用可能对结果产生重大影响。
例如，在电子元件中，电磁场和热场通常相互影响，因此必须同时求解这两个场的方程。
COMSOL Multiphysics 的多物理场模块可以轻松地处理这种耦合模拟。
COMSOL Multiphysics 还提供了丰富的后处理功能。
用户可以使用内置的可视化工具来绘制模拟结果，如场分布、位移和应力等。
还可以进行剖面分析、数据导出、动画生成等操作。
此外，COMSOL Multiphysics 还支持与其他工具（如 MATLAB、Excel）进行数据交换和集成，以进一步处理和分析模拟结果。
COMSOL软件在流体结构传热等多物理场耦合领域的应用
COMSOL软件在流体结构传热等多物理场耦合领域的应用COMSOL软件是一款强大的多物理场耦合仿真软件，广泛应用于流体、结构、传热等领域。
其灵活的模型构建和求解技术使其成为工程师和科学家解决复杂的多物理问题的首选工具。
以下将详细介绍COMSOL在流体、结构和传热领域的应用。
在流体领域，COMSOL可用于流体流动、传质、多相流和空气动力学等问题的建模和仿真。
例如，在流体流动领域，COMSOL可以用于模拟和分析各种流动情况，如湍流、边界层、旋转流动等。
通过使用不同的物理模型和边界条件，可以模拟各种复杂的流体行为，如湍流的涡街和流过物体的气流。
COMSOL还能够进行流体和结构耦合仿真，模拟流体对结构的影响，如振动和压力。
在结构领域，COMSOL可用于机械振动、固体力学和结构动力学等问题的建模和仿真。
例如，在机械振动分析中，COMSOL可以模拟机械系统的自由振动和强迫振动，并分析其频率响应和模态形状。
在固体力学领域，COMSOL可以用于模拟和分析各种材料的应力和应变分布，以及结构的变形和失稳行为。
COMSOL还可以进行结构和流体耦合仿真，模拟流体对结构的振动和压力的影响。
在传热领域，COMSOL可以用于模拟和分析各种传热问题，如热传导、对流传热、辐射传热和相变传热等。
例如，在热传导分析中，COMSOL可以用于模拟材料的温度分布和传热速率，以及热源对材料的影响。
在对流传热分析中，COMSOL可以模拟流体流动对传热的影响，例如冷却系统中的换热器和散热器。
COMSOL还可以模拟辐射传热，如太阳辐射和热辐射传热。
此外，COMSOL还可以进行传热和结构耦合仿真，模拟传热对结构的变形和失稳的影响。
除了以上介绍的领域，COMSOL还广泛应用于其他领域，如化学工程、电磁场、声学和生物医学等。
通过灵活的模型构建和求解技术，COMSOL可以与其他领域的模型进行耦合，实现多物理场的综合仿真。
总之，COMSOL软件在流体、结构、传热等多物理场耦合领域具有广泛的应用。
Comsol软件介绍与应用
COMSOL软件介绍与应用
COMSOL软件介绍与应用
COMSOL软件介绍与应用
COMSOL软件介绍与应用
COMSOL软件介绍与应用
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器
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。 5.内嵌丰富的CAD 建模工具和全面的第三方CAD 导入功能
用户可直接在软件中进行二维和三维建模；全面的第三方CAD 导入功 能，支持当前主流CAD 软件格式文件的导入 6.强大的网格剖分能力
支持多种网格剖份，支持移动网格功能。 7.多国语言操作界面
COMSOL软件介绍与应用
目前Comsol在声学、生物科学、化学反应、弥散、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、波的传播等领域得到了广泛的应 用。
应 用 领 域
COMSOL软件介绍与应用
COMSOL特点： 1.求解多场问题 = 求解方程组
1.几何模型绘制 2.指定材料特性和边界条件 3.剖分网格 4.求解 5.结果后处理 各个步骤都非常的容易实现。 基于大量的预定义的应用模式，涵盖流 体、传热、结构力学、电磁场、化学反应、地球科学及多场耦合模型，以 及自定义偏微分方程，帮助用户十分迅速的建立分析模型。材料属性、载 荷、边界条件可以定义为基于独立变量的任意函数。
COMSOL软件介绍与应用
COMSOL Multiphysics 是一款大型的高级数值仿真软件，它是以有限元 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，被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理 场直接耦合分析软件”。
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• 声流
• 数学
仿 真 智 领 创 新
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多体动力学模块
• 刚性体和柔性体的装配
– 大的平行和旋转位移
• 结构力学模块的辅助模块 • 在装配体中连接不同的体 • 提供8种类型的关节
– 棱柱、铰、柱、螺丝、面、球、槽、减少槽
铰关节
• 带锁的平行和旋转约束 • 结果
Chemical Reactions Electromagnetic Field Heat Transfer
传热
Multiphysics
Structural Mechanics
结构 力学
流体 流动
Fluid Flow User Dedined Equations
Acoustics
自定义 方程
声学
仿 真 智 领 创 新
• 电池
PEMFC（质子交换膜燃料电池）氢离子浓度
仿 真 智 领 创 新
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腐蚀模块（新）
介绍:
– 基于电化学原理的腐蚀和防腐蚀仿 真 – 电偶, 斑蚀, 缝隙腐蚀, 等等 – 阴极保护
应用:
– 腐蚀和防腐:
• • • • • • 近海结构如石油钻探 船舶和潜艇 土木工程结构 化学加工工业设备 汽车部件 航空航天应用的机械结构
地下水流模块
• 多孔介质中的石油和燃气流动 • 地下水流 • 土壤污染
• 石油开采分析
• 多孔弹性材质压实
微孔隙流动模拟
仿 真 智 领 创 新
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管道流模块（新）
介绍:
– 管道网络内的流动，热和质量传输 – 管道系统作为1D线或曲线嵌入2D或 3D模型中进行模拟，其创建可使用 COMSOL Multiphysics当前的绘图 工具来完成
Simulating inspires innovation
COMSOL Multiphysics
基于偏微分方程或常微分方程通过 有限元算法实现多场耦合
仿 真 智 领 创 新
Simulating inspires innovation
COMSOL Multiphysics
• 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
——完善的仿真平台
• 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
仿 真 智 领 创 新
Simulating inspires innovation
• 涂料装潢
• 腐蚀保护 • 装饰性电镀
装饰性电镀
仿 真 智 领 创 新
Simulating inspires innovation
电池和燃料电池
电池类型包括固体或多孔介质电极，稀释或浓缩电解液 其他物理场的任意耦合能力，例如传热、流体、化学反应等 • 燃料电池
融化的碳酸盐 直式甲醇 质子交换膜 固体氧化 锂电池 镍氢电池 铅酸电池
多物理场
V Q j
电学 传热 力学
C
T (kT ) Q t
S=S(T)
双向耦合
0 1 T T0
电阻率随温度变化 微电阻梁
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多物理场仿真
电磁 化学 反应
应用:
– – – – – – – –
方向盘塑料模具的冷却–包括 水力学 冷却通道中的管道流. 配水系统 能量: 原子能, 水力, 地热 内燃机和涡轮机的冷却系统 供暖系统 化学加工工业，例如植物分布系统 石油加工管道系统 地热采暖管道系统 润滑
仿 真 智 领 创 新
Simulating inspires innovation
非线性结构力学（新）
介绍:
- 应用于结构力学和微机电的非线性 材料模型 - 附加于结构力学模块或微机电模块
应用:
– 任何结构变形，变形区足够大或高 温条件下的非线性变形 – 弹塑性、粘塑性、蠕变、超弹性等
管子被压扁发生的大应 变弹塑性变形
金属棒的颈缩变形. 此案例 为大应变塑性变形的经典 基准案例.
钢筋混凝土应力失效时的应力分布
仿 真 智 领 创 新
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声学模块
全面处理流体和固体中的声波问题 支持时谐、瞬态、本征频率、以及模态等分析
• 扬声器
• 麦克风 • 消声器 • 隔音板 • 建筑声学
音箱声压级分布
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• 使用全新的光束包络方法
– 需要已知光束传播的主方向 – 基于慢变包络公式，无需近似
(/wiki/Slowly_varying_envelope _approximation)
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Simulating inspires innovation
什么是仿真？
仿真：用相似原理或者类比关系研究事物的一种方法
仿 真 智 领 创 新
Simulating inspires innovation
CAD + CAE + CAM
计算机辅助设计+ 计算机辅助工程 + 计算机辅助制造
– – – – 两个部件及其运动速度之间的相对运动 关节反作用力和力矩 局部和全局坐标系参考框架 柔性体中的应力和应变
减少槽
球关节
仿 真 智 领 创 新
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波动光学模块
• 电磁波在线性或非线性光学介质中传播 • 为波动光学定制的全波电磁分析
– 与RF模块类似
计算流体力学
层流、湍流、多相流、非等温流、可压缩与不可压缩流、非牛顿流、薄 膜流、多孔介质流、搅拌、流固耦合等 与能量传递和质量传递相耦合模拟“三传”现象 • 共轭传热
• 分离、过滤、搅拌装置
• 电子冷却 • 粘弹性流
• 流化床、喷剂
• 气泡流
沸腾水中的气泡模拟
仿 真 智 领 创 新
Simulating inspires innovation
化学反应工程
研究物质和能量运移的反应系统；实验室或台架规模动力学研究
• 反应器Leabharlann • 过滤 & 分离
• 热交换器 • 腐蚀
• 基于化学方程式的反应动力学
柴油发动机过滤装置
仿 真 智 领 创 新
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电镀模块
分析、优化和控制电镀工艺
模拟电极表面的电流分布、沉积物厚度，及各项重要参数 • 电路板制造电沉积 • 金属部件防护
灵活自定义输入
• 方程式输入 • 插值函数输入 • 任意输入关于自变量的函数表达式
…… 举例：
粘度（受浓度影响）
Low concentration, High velocity
0.001 1 2c 2
High concentration, Low velocity
仿 真 智 领 创 新
6GHz贴片天线
• 海洋探测 • 输电线路
仿 真 智 领 创 新
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MEMS模块
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 • 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
仿 真 智 领 创 新
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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
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结构力学
专门用来计算结构的受力及变形情况
X射线高压电机电磁场分布
仿 真 智 领 创 新
Simulating inspires innovation
RF模块
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 • 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
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更多案例
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热应力
• 热胀冷缩
温度
应变
应力
仿 真 智 领 创 新
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散热系统设计
温度
空气流场
仿 真 智 领 创 新
仿 真 智 领 创 新
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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
一个浸入海水中的石油钻井平台结 构表面的电极电位图。