comsol多物理场耦合
comsol多物理场耦合仿真流程
comsol多物理场耦合仿真流程英文回答：COMSOL is a powerful software tool that allows for the simulation of multiphysics phenomena. It enables the coupling of different physical fields, such as heat transfer, fluid flow, and structural mechanics, toaccurately model complex systems and analyze their behavior. The simulation process in COMSOL typically involves several steps, which I will outline below.1. Geometry Definition: The first step is to define the geometry of the system being simulated. This can be done using the built-in CAD tools in COMSOL or by importing a geometry file from an external software. The geometryshould accurately represent the physical system and include all necessary details.2. Physics Setup: Once the geometry is defined, thenext step is to set up the physics of the problem. Thisinvolves selecting the relevant physics modules in COMSOL that correspond to the physical phenomena being simulated. For example, if we are simulating a heat transfer problem, we would select the Heat Transfer module.3. Boundary Conditions and Material Properties: After setting up the physics, we need to define the boundary conditions and material properties. This includes specifying the temperature, pressure, or any other relevant parameters at the boundaries of the system, as well as assigning appropriate material properties to the different regions of the geometry.4. Meshing: Once the physics and boundary conditions are set up, we need to generate a mesh. The mesh divides the geometry into smaller elements, allowing for the numerical solution of the governing equations. The quality of the mesh is important for the accuracy and efficiency of the simulation.5. Solver Settings: After meshing, we need to specify the solver settings. This includes selecting theappropriate solver algorithm, specifying convergence criteria, and setting up any additional solver parameters. The solver is responsible for solving the equations that describe the physical phenomena in the system.6. Running the Simulation: With all the setup steps completed, we can now run the simulation. COMSOL will solve the equations numerically and provide the results for the specified variables of interest. These results can include temperature distributions, velocity profiles, stress distributions, or any other quantities that were defined during the setup.7. Post-processing: Once the simulation is complete, we can analyze and visualize the results using the post-processing tools in COMSOL. This allows us to gain insights into the behavior of the system and evaluate its performance. We can create plots, animations, or export the results for further analysis.In summary, the simulation process in COMSOL involves defining the geometry, setting up the physics and boundaryconditions, meshing the geometry, specifying solver settings, running the simulation, and post-processing the results. This iterative process allows for the accurate modeling and analysis of multiphysics phenomena.中文回答：COMSOL是一款强大的软件工具，可以用于多物理场的仿真。
多物理场耦合分析软件COMSOLMultiphy
多物理场耦合分析软件COMSOLMultiphyCOMSOL Multiphysics AC/DC Module视频教学--2D旋转电机(二)点击下载这个例子是旋转电机模型的扩展,机械运动利用常微分方程描述,计算了电磁力的力矩.此外他利用对称性把模型尺寸降低到原来的八分之一.COMSOL Multiphysics AC/DC Module视频教学--2D旋转电机(一)点击下载这个例子是旋转电机模型的扩展,机械运动利用常微分方程描述,计算了电磁力的力矩.此外他利用对称性把模型尺寸降低到原来的八分之一.COMSOL Multiphysics视频教学--Modelling With Finite Element Methodes第十四章的实例动画和.mph文件点击下载第十四章直流微装置的磁流体动力学数值模拟磁流体动力学理论(MHD)研究电磁场中导电流体的交互作用。
它在很多领域，包括热核反应、太阳和太空等离子体、火箭引擎中都有着非常重要的作用。
目前对MHD的研究兴趣越来越集中在芯片实验中的微尺度流动控制应用上。
驱动MHD微尺度泵的Lorentz力，在方向和大小上取决于施加的磁场B和电场E矢量。
这种泵的主要特性就是可以控制局部流体流动，不需要力学设备就可以精确控制流体在微尺度流道网络中按照预定路径流动。
这种借助Lorentz力的局部流体控制方法使得流体控制变得十分灵活，例如流体可以双向流动、累积、减速甚至回退。
与电动泵使用高的轴线电压相比，MHD微型泵使用低的横向电场。
低的发热量使其可以用于驱动对高温和电压敏感的生物流动过程。
简单的电子设备就可以顺序控制复杂微流动中的各个独立微型泵。
流动速度通过电磁场的强度来控制。
似乎到目前为止仍没有关于MHD微型泵模拟的发表文章。
下面我们将给出一些基于Galerkin有限元法的微型泵模拟结果，模拟过程在商业软件COMSOL Multiphysics 3.2中实现。
数值求解采用压力修正算法--SIMPLE，它首先假设一个压力场，然后通过求解不可压缩流动的Navier-Stokes方程得到速度场。
COMSOL在电解槽中的多物理场耦合研究
COMSOL在电解槽中的多物理场耦合研究电解槽是一种常见的电化学设备，用于电解金属或电解液体中的化学物质。
在电解槽中，电流通过电解质溶液，导致物质的电解反应和转移。
COMSOL Multiphysics能够模拟电解槽中的电流分布、电位分布、气泡生成和流体流动等多种物理过程，实现多物理场的耦合研究。
首先，COMSOL可以模拟电解槽中的电流分布。
通过设定电解槽的几何形状、电极位置和电流密度等参数，COMSOL可以计算出电流在电解质溶液中的分布状况。
这对于电解槽的设计和优化非常重要。
例如，在铝电解工业中，通过优化电极的形状和位置，可以实现电流的均匀分布，提高电解效率和产能。
其次，COMSOL可以模拟电解槽中的电位分布。
通过设定电极的电位、电解质的电导率和电极表面的反应速率等参数，COMSOL可以计算出电解质溶液中的电位分布情况。
这对于了解电解过程中的电极势、浓差极化和电解液中的电位梯度非常重要。
通过优化电位分布，可以减少电极势的损失，提高电解效率。
此外，COMSOL还可以模拟电解槽中的气泡生成和流体流动。
通过设定气体生成速率、气体的溶解度和流体的速度场等参数，COMSOL可以计算出气泡在电解质溶液中的生成和运动情况，进而影响流体流动。
这对于了解电解槽的气泡运动、气体传送和搅拌效果非常重要。
通过优化气泡的生成和流体的流动，可以提高电解槽的传质效率和混合效果。
最后，COMSOL还可以实现多物理场的耦合模拟。
在电解槽中，电流分布、电位分布、气泡生成和流体流动等多个物理过程相互耦合，相互影响。
通过将这些物理过程耦合起来，COMSOL可以模拟电解槽中的整体效应，对优化电解槽的设计和操作提供指导。
综上所述，COMSOL Multiphysics在电解槽中的多物理场耦合研究方面具有广泛的应用。
通过模拟电流分布、电位分布、气泡生成和流体流动等多个物理过程，可以优化电解槽的设计和操作，提高电解效率和产能。
这将对电解工业的发展和节能减排具有重要意义。
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Subsurface Flow Module基于地下⽔流动分析地球物理现象在建的核废料储存库，⽤于在接下来的10 万年内储存乏燃料棒。
该模型模拟的情形是：燃料束套筒发⽣破裂，导致核废料通过周围的岩⽯裂隙发⽣渗漏，并回充到上⽅的隧道中。
饱和与变饱和渗流地下⽔流动模块⾯向需要仿真地下或其他多孔介质中的流体流动的⼯程师和科学家们，并且还可以将这种流动过程与其他现象建⽴联系，例如多孔弹性、传热、化学反应和电磁场等。
它可以⽤于模拟地下⽔流动、废料与污染物在⼟壤中的扩散、油与⽓体的流动，以及由于地下⽔开采⽽引发的⼟地沉陷等现象。
地下⽔流动模块可以模拟管道流、饱和与变饱和多孔介质或裂隙中的地下⽔，并可与传质、传热、地球化学反应和多孔弹性等模型相耦合。
许多不同的⾏业需要⾯对岩⼟物理和⽔⼒领域的挑战。
民事、采矿、⽯油、农业、化⼯、核能和环境⼯程等领域的⼯程师经常需要考虑这些现象，因为他们从事的⾏业会直接或间接（通过环境因素）影响我们⽣存的地球环境。
地下⽔渗流影响许多地球物理属性地下⽔流动模块内包含了许多专⽤的接⼝，⽤于模拟地下环境中的流动及其他现象。
作为物理接⼝，它们可以与地下⽔流动模块内的其他任意物理接⼝组合并直接耦合，或与COMSOL 模块套件中任何其他模块的物理接⼝组合并直接耦合。
例如，地下⽔流动模块的多孔弹性模型与岩⼟⼒学模块中的描述⼟壤和岩⽯的⾮线性固体⼒学模型相耦合。
融合地球化学反应速率和动⼒场COMSOL 使您可以在地下⽔流动模块物理接⼝中的编辑区域内灵活地输⼊任意公式，这对于在质量传递接⼝中定义地球化学反应速率和动⼒场⾮常有⽤。
但是，将这些物理接⼝与化学反应⼯程模块耦合将意味着，您可以通过该模块易⽤的物理接⼝定义化学反应，模拟多个多物质反应。
对于模拟核废料数千年间在其储存库中的扩散及多步反应过程，这两种模块的组合会很有⽤。
更多图⽚地下⽔流动的仿真物理接⼝地下⽔流动模块⽤于仿真多孔介质流动及其相关过程：多孔介质流动地下⽔流动模块的核⼼功能是模拟变饱和与完全饱和多孔介质中的流动。
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工程应用系列手册-多物理场仿真在电子设备热管理中的应用说明书
COMSOL APPLICATION NOTES | 1COMSOL 工程应用系列手册多物理场仿真在电子设备热管理中的应用多物理场仿真在电子设备热管理中的应用目 录简介 3工程目标 4电子设备的热管理 4传热的应用领域 4传热机理 5数值仿真 6电子设计中的数值仿真 6传热建模的物理场接口 7单物理场接口 8多物理场接口 9扩展接口 10建模案例 10平板上方的非等温湍流 10圆管中的非等温层流 11一种热光型硅光子开关的优化 11平板热管的传热与流体动力学 12大型强子对撞机中的超导磁体 12植入式医疗设备的温度适应性 13仿真 App 案例 14使用仿真 App 进行传热与流体动力学教学 14使用仿真 App 模拟定制化电容器 15使用仿真 App 比较石墨箔传热性能 16结语 17参考文献 18更多资源 19© 版权所有 2019 COMSOL。
《多物理场仿真在电子设备热管理中的应用》由 COMSOL,公司及其关联公司发布。
COMSOL、COMSOL 徽标、COMSOL Multiphysics、COMSOL Desktop、COMSOL Server 和 LiveLink 均为 COMSOL AB 公司的注册商标。
所有其他商标均为其各自所有者的财产， COMSOL AB 公司及其子公司和产品与上述非 COMSOL 商标所有者无关，亦不由其担保、赞助或支持。
相关商标所有者的列表请参见 /trademarks。
2 | COMSOL 工程应用系列手册COMSOL 工程应用系列手册 | 3简介简 介通常，在设计电子设备时，需要充分考虑热管理因素。
随着设备性能的提升和市场竞争的加剧，为了实现可靠性更高、能耗和成本更低、安全性更强以及用户体验更好的设计目标，越来越多的研究人员开始使用数值仿真技术进行设计工作。
本手册介绍的仿真案例涉及多种系统，这些系统各不相同，但均有电流存在。
在这些案例以及大多数工程应用案例中，对系统中引起温度变化的传热机制和因素进行研究，可以帮助工程师更好地理解设计对产品性能产生的影响。
功能强大的多物理场耦合分析软件
功能强⼤的多物理场耦合分析软件功能强⼤的多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics（原FEMLAB）COMSOL Multiphysics是⼀个专业有限元数值分析软件包，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。
它为所有科学和⼯程领域物理过程的建模和仿真提供了⼀种崭新的技术！COMSOL Multiphysics的多物理场问题⼀次轻松解决，让您⼀次就能轻松拥有超强功能、超低价格的CAE 软件。
COMSOL 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。
在使⽤COMSOL Multiphysics软件的过程中，您可以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。
这些特定的物理应⽤模型包括预先设定好的模块和在⼀些特殊应⽤领域已经通过微分⽅程和变量建⽴起来的⽤户界⾯。
此外，COMSOL Multiphysics软件通过把任意数⽬的这种物理应⽤模块整合成对⼀个单⼀问题的描述，使得建⽴耦合问题变得更为容易。
模型库是整个COMSOL Multiphysics软件包的最特⾊部分，它囊括了各种⼯程领域的所有模型。
每⼀个模型都包含了⾮常完善的相关⽂档如⼯程技术背景、结果讨论和⼀步⼀步建⽴模型的每个过程描述。
由于这些模型⽂件都已经包括了⽹格划分和运⾏计算的信息，所以您可以⾃⼰打开这些⽂件并试着进⾏相应的各种后处理操作和显⽰。
另外，您可以应⽤、扩充或者修改这些⼯程模型使它们符合您的个⼈需求。
因此，进⼊这些模型库就给您提供了建⽴⾃⼰模型的基础和起点。
⽽事实上，这些模型库也会给您建⽴⾃⼰的模型提供宝贵的参考。
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。
功能强大的多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics
全球第一款真正的多物理场耦合分析软件——COMSOL MultiphysicsCOMSOL 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”。
用数学方法求解真实世界的物理现象，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。
目前已经在声学、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。
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，目前最新版本为2008年发布的3.5a。
到现在，COMSOL Multiphysics 已经成为一套很完善的通用数值分析软件，下图是软件的整体构架：COMSOL Multiphysics软件设计理念独特，她抛弃了传统意义上的单元（库）的概念，抛弃了网格划分时单个单元刚度矩阵的概念，将多个偏微分方程（组）直接组装成一个总的刚度矩阵。
这样出现的结果即是，不管求解多少个物理场，我们只需选择对应的偏微分方程进行任意组合，软件自动联立求解，实现任意多物理场、直接、双向实时耦合。
在全球各著名高校，COMSOL Multiphysics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 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。
用于TRISO燃料颗粒性能多物理场耦合分析的COMSOL模型
用于TRISO燃料颗粒性能多物理场耦合分析的COMSOL模型
李伟1
1中国核动力研究设计院
Abstract
TRISO（TRistructure ISOtropic）燃料颗粒不仅是在役高温气冷堆燃料元件的核心部件，同时也是下一代用于水冷反应堆的全陶瓷微密封（FCM）耐事故燃料（ATF）元件的关键组成部分。
TRISO燃料颗粒由内核部分和包覆层两部分组成，其中内核部分包括球形UO2或UN燃料核芯和包围核芯的疏松热解碳缓冲层，包覆层由内向外依次为内致密热解碳层（IPyC层）、碳化硅层（SiC 层）和外致密热解碳层（OPyC层）。
基于COMSOL多物理场耦合有限元软件开发了TRISO燃料颗粒的三维热学-力学-裂变产物扩散耦合分析模型，详细考虑了材料物性参数随温度、快中子注量、各向异性系数和燃耗等因素的变化，热膨胀，燃料核芯的密实和肿胀，Buffer层、IPyC层和OPyC 层辐照变形，SiC层、IPyC层和OPyC层辐照蠕变，Buffer层与IPyC层之间的间隙导热，CO气体产生（忽略CO2气体产量）和裂变气体释放，内部气体压力，裂变产物扩散以及燃料颗粒的失效概率等。
为验证模型合理性，选取IAEA CRP-6基准题进行计算，对比结果符合良好。
随着ATF实验和理论研究的深入，本文研究工作对后续FCM燃料元件的性能分析也具有重要参考价值。
Figures used in the abstract
Figure 2: 裂变产物锶(Sr)的分布
Figure 2。
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流-固耦合接口
• 在流-固耦合接口中:
• 结构外部载荷是由流体力提供的 • 移动壁条件由结构速度场来设定 • 网格位移即为结构位移
• COMSOL Multiphysics自动计算壁上的流体力
- 预定义的表达式适用于总力
• 流-固耦合接口是三个物理接口的组合:
• 结构力学 • 层流 • 移动网格
网格剖分
• 规则几何结构，使用映射和扫掠网格剖分
弹性波地层传播
声固耦合接口
• 声固耦合 • 声壳耦合 • 声压电耦合
预定义耦合 接口
• 弹性波 • 多孔介质弹性波
• 多孔介质与其中饱和液的相互作用 • 基于BBiblioteka ot理论 • 快、慢纵波 • 横波
15.98KHz
声-固耦合
声-壳耦合
案例：声-壳耦合
弹性波传播问题
参数与几何
超弹性材料模型
• 右键固体力学，添加超弹性材料模型 • 在超弹性材料模型中通过下拉菜单选择Murnaghan
• 在材料定义节点中 定义其材料属性
对称边界
• 将图中所示的三个面定义为对称边界
描述位移边界
• 在左侧端面施加描述位 移边界条件，给出其在x 方向的位移表达式。
3D 稳态 FSI
• 几何: 拉伸 1.5e-5
3D 稳态 FSI
• 入口流速: 1[m/s]
3D 稳态 FSI
• 网格剖分: 物理控制, 单元尺寸- Extra Coarse
小技巧
• 使用带有平滑过渡的阶跃函数来开始瞬态分析
• 在前期尽量避免使用瞬态分析，以保证达到一致的初始条件
• 使用描述网格位移条件来降低移动网格（ALE）中 的低质量/反转网格
• 建立几何如图，这是音箱的防尘盖，材料为钛合金， 外加一层空气域，研究振动发声问题。
定义选择集
• 为方便后续操作，建立选择集，可以重命名。
声-壳耦合接口
• 使用声-壳耦合接口来进行模拟 • 在设定区中可以设
定壳体的厚度
内部壳
• 将壳体结构设定 为内部壳
描述位移
• 在内圈边界上施加描述 位移边界条件
3D 稳态 FSI
• 几何: 工作平面 1>几何>矩形 2 (宽 6e-5, 高 3e-5, 位置: x_corner 4e-5, y_corner 7e-5)
3D 稳态 FSI
• 几何: 工作平面 1>几何>并集 (去掉保留内部边界的勾选)
3D 稳态 FSI
• 几何: 工作平面 1>几何>圆角 (内部角点, radius1.5e-5)
内部声音硬边界（壁）
• 像壳一样，壁也分为内壁和外壁
球面波辐射
• 在球体表面上添加 球面波辐射边界
网格剖分
• 对于不同的区域定义不同的网格大小
频率响应分析
• 计算结构在1k[Hz]、6k[Hz]下的频率响应
压电问题
• 压电设备(pzd)
• 2D 固体 (平面应力, 平面应变和轴对称) • 3D 固体
两层复合板
• 右键点击线弹性材料模型 选择热膨胀
描述位移
• 结构左上角的点，施加 固定约束
• 结构右上角的点，添加 描述位移条件
三层复合板
• 右键点击线弹性材料 模型，添加热膨胀、 初始应力和应变
初始应力和应变
• 添加两层复合板的 热应力作为初始应力
描述位移
• 结构左上角的点，施加 固定约束
多物理场耦合
不同类型的流-固耦合
• 刚体大位移
– 使用移动网格描述固体位移 – 位移可以指明（旋转机械等） – 刚体运动可以使用ODE计算
• 弹性小变形
– 弹性体应力分析 – 结构变形很小，所以不需要使用移动网格
• 弹性大变形
– 结构变形很大，导致流道发生变化，需要使用移动网格。
流-固耦合
• 定义流体与固体域 • 流固耦合边界被自动定义 • 只需要定义物理性质（流体和
• 分析类型:
• 线性和非线性稳态分析 • 本征频率分析 (Resonant) • 阻尼固有频率分析 • 线性和非线性瞬态分析 • 频率响应分析
压电设备材料
• 材料模型设定
压电设备
• 正效果: 应力导致极化
• 逆效果: 电场导致应变
• 典型材料: COMSOL有23种压电材料属性
• 陶瓷 – 天然石英 • 铅锆钛酸(PZT) – 工程陶瓷 • 聚偏二氟乙烯(PVDF) – 聚合物
3D 稳态 FSI
• 几何: 参数 • 固体材料性质
3D 稳态 FSI
• 几何: 立方体 (长, 宽, 高)
3D 稳态 FSI
• 几何: 工作平面Workplane 1(yz 平面, x-coordinate = 8e-5)
3D 稳态 FSI
• 几何： 工作平面>几何>矩形 1 (宽 1.5e-5, 高 10e-5, 位置: x_corner 4e-5)
案例：3D 稳态FSI
• 使用预定义的流固耦合 接口，计算由流体流动 导致的固体变形
• 求解一个稳态问题
流体流动 出口
入口
其他边界:无滑移壁
流固交界面
结构力学 流体载荷 固定
求解器
• 默认求解器: 迭代求解器分离求解
• 减少内存占用 • 需要一个适当的网格
求解器
• 全耦合，直接求解器
• 内存占用，对于精细的网格需要更多的物理内存 • 鲁棒性。 能够在较粗糙的网格上进行计算。
其他边界为自由
设备
内部边界是电势和 接地
电势V0 = 1 [V] 在压电材料 色上表面
案例：压电设备
• 网格剖分
案例：压电设备
• 频率响应
• 做一个特征频率分析
案例：压电 • 找到模态频率
• 查看模态
设备
• 典型应用
• 声纳传感器 • 超声波清洗 • 打印头 • 影响设备 • 位置/力传感器和控制器（如自动对焦摄像头）
案例: 压电复 合梁
案例：压电设备
• 几何结构 PZT-5H 1000 μm x 200 μm x 10 μm
Silicon 1000 μm x 200 μm x 20 μm
案例：压电 固定端
• 定义体热源为固 体振动产生的总 能量密度
固体力学
• 右击线性弹性材料模型，添加阻尼条件
固定约束
• 左端端面设置固定约束
边界载荷
• 右端施加边界载荷，定义单位面积所受的力
网格剖分
• 按照默认的网格剖分设定进行剖分
瞬态求解器
• 设定求解步长 0至2秒，0.05秒 为一输出步长
• 使用分离迭代求解
• 结构右上角的点，添加 描述位移条件
网格划分
• 使用映射网格剖分
求解器设置
• 分步求解
案例：振动生热
几何模型
材料定义
• 分别定义为不同的材料（红色为钛，蓝色为铝）
物理定义
• 使用固体传热及固体力学接口
固体传热（温度）
• 定义左端面的温度
固体传热（热通量）
• 定义向周围散热的热通量
固体传热（热源）
热
摩 擦 搅 拌 焊 接
复 合 板 热 应 力 分 析
结构
热膨胀
振动生热
• 分析杆件结构小幅振动产生的热量
• 首先计算频域内 的线性热-弹性响应 • 然后计算热弹性动 力学 非线性的力学损 耗而产生的热量分布
案例：热应力分析
参数定义
• 定义上下板的温度
几何模型
• 建立三个矩形
材料定义
• 三层复合板分别定义三种材料属性
• 可能需要使用网格重新剖分
• 使用分离求解器来降低内存的消耗
• 求解顺序依次是流体变量
小技巧
• 自动网格重新剖分避免反转单元
小技巧
• 自动网格重新剖分避免反转单元
小技巧
• 自动网格重新剖分避免反转单元 • 自动网格重新剖分 开 自动网格重新剖分 关
小技巧
• 自动网格重新剖分
热--结构耦合