介绍comsol multiphysics的演讲ppt
COMSOL Multiphysics
COMSOL Multi-physics有限元法多物理场建模与分析COMSOL Multiphysics为COMSOL公司其旗舰产品。
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Femlab3.1。
COMSOL公司是全球多物理场建模与仿真解决方案的提倡者和领导者，使工程师和科学家们可以通过模拟，赋予设计理念以生命。
它有无与伦比的能力，使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。
COMSOL的用户利用它提高了手机的接收性能，利用它改进医疗设备的性能并提供更准确的诊断，利用它使汽车和飞机变得更加安全和节能，利用它寻找新能源，利用它探索宇宙，甚至利用它去培养下一代的科学家。
从3.2a的版本开始，正式命名为COMSOL Multiphysics，因为COMSOL 公司除了Femlab外又推出了COMSOL Script和COMSOL Reaction Engineering 等一系列相关软件。
这两款软件也相当于Femlab的工具箱，也是为了满足科研人员更高的要求。
如在COMSOL Script中，你可以自己编程得到自己想要的模型并求解；你也可以通过编程在COMSOL Multiphysics基础上开发新的适用本专业的软件，也就是一个二次开发工具。
所以COMSOL只是个公司名，软件名应该是COMSOL Multiphysics，但由于现在大家都习惯了，也就不再计较这些了。
Multiphysics翻译为多物理场，因此这个软件的优势就在于多物理场耦合方面。
多物理场的本质就是偏微分方程组（PDEs），所以只要是可以用偏微分方程组描述的物理现像，COMSOL Multiphysics都能够很好的计算、模拟、仿真。
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 multiphics
Comsol multiphyics基本操作指南和常见问题解答一、导读1、数值模拟综述解决问题的一般流程：实际问题→数学模型→计算方法→程序→计算机计算→后处理2、CAE计算机辅助工程PDE偏微分方程3、有限元的未来多物理场FEA有限元分析第一章Comsol Multiphysics 简介1、什么是Multiphysics定性：数值模拟软件包，基于PDE建模与Matlab完全兼容。
多物理场包括：电磁场、热传、结构力学、声学、化学反应、流体、用户自定义方程。
2、ComsolMultiphysics分析功能及应用领域从网上可以下载《用户手册》这里包括模型的背景、步骤、实验结果以及讨论等。
了解Comsol的8个应用模块：（1）、AC/DC模块。
静电场、静磁场、以及准静态电磁场等物理场。
对传感器、医学成像、电磁流、等离子体、地球物理等方面。
（2）、声学模块环境声学、超声学、建筑声学、光声效应等用于计算声波在固体中的损减和耗损。
（3）、化学工程模块：电化学工程、电泳和色谱、反应工程和反应器设计、多相流体的流动。
（4）、地球科学模块：多孔介质流体流动、热传递、和溶质的运移。
（5）、传热模块：热传导、对流传热、热辐射以及生物传热等‘（6）、MEMS模块：微流体和压电效应主要应用于流体。
（7）、RF模块：电磁波应用模型、天线、波导、微波、以及光学模块（8）、结构力学模块：力学、粘弹性模型、超弹性材料模型。
3、硬件要求和操作系统平台不作介绍4、ComsolMultiphysics介绍反应工程实验室新增第三方数据库软件CAPE-OPEN的接口5、ComsolMultiphysics的学习方法各种学习资料：用户手册、建模指南、参考指南、pdf文档、html 文档等在帮助栏中均可查询。
专业书籍：《ComsolMultiphyics有限元法多物理场建模与分析》、《基于ComsolMultiphysics的MEMS建模及应用》、《多物理场耦合模型及数值模拟导论》官方网站：第二章ComsolMultiphysics简明安装指南kWindows单机版和网络版安装说明第三章Comsol Multiphysics帮助文档1、帮助文档分类M文件是一种可编辑的文本形式的脚本，并且可插入MAtlab命令函数。
COMSOL_Multiphysics
Application Example: A Microresistor Beam
The DC Problem
A static voltage difference is applied to the copper beam in air Conductivity
(V ) 0
COMSOL Product Family
COMSOL Multiphysics Base Package: • Acoustics • Electromagnetics AC/DC • Mass Diffusion Module • Fluid Mechanics RF Module • Heat Transfer • Structural Mechanics • Classical Equations Acoustics Module • Moving Mesh / ALE • All Solvers Heat Transfer • Model Library
Postprocessing mode
Cool Advanced Topics …. to Spur your Imagination
COMSOL Multiphysics模拟弦振动
COMSOL Multiphysics模拟弦振动 学 院：环境与资源学院 班 级：安 全 1001 班 指导老师：徐 中 慧
西南科技大学
组员分工
2
COMSOL Multiphysics模拟弦振动
模型的建立、计算并后处理
陈贤杰20100802 20100814 林 元
2、模型建立
15
2.5
网 格 划 分
3、计算并后处理
16
3.1
计 算
3、计算并后处理
17
3.2
后 处 理
4、计算结果的分析
18
4.1
结 果
4、计算结果的分析
19
1
结 果
4、计算结果的分析
20
结 果
4、计算结果的分析
21
模数 1
频率解析值[HZ] 440.0 880.0 1320
COMSOL结果[HZ] 440.0 880.2 1321
8
2.4
边 界 设 定
保证模型 符合现实 振动规律
2、模型建立
9
2.2
几 何 建 模
绘制效果
2、模型建立
10
2.4
边 界 设 定
2、模型建立
11
2.4
边 界 设 定
2、模型建立
12
2.4
边 界 设 定
保证弦 振动
2、模型建立
13
2.4
边 界 设 定
2、模型建立
14
2.4
边 界 设 定
销住两端 端点
分 析
2 3
4
5
1760
2200
1763
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 Multiphysics网格剖分 变形几何
案例1：泊松方程
没用自适应网格
用了自适应网格
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
参考案例：连铸
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
瞬态求解
1
时间自适应
3 2
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
1. 网格细化
根据求解变量值的分布，合理得调整网格疏密程度。对局部范围（例 如：边界层、冲击位置、小几何细节、局部载荷）进行网格细化从而 提高计算结果的精确性。
可用于瞬态求解、稳态求解和特征值求解。
加
加
密
密
前
后
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
自适应网格加密
• 移动网格：处理固体在载荷下的 变形，或液体(气体)在边界改变时发 生的变形，固体变形时材料总量守恒 ，液气时可能不守恒。
两个几何之间无任何关联 应用于几何优化计算
几何随时间发生变化，前 后有因果关系
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
2. 变形网格
变形几何（dg）和移动网格（ale）区别
案例1：泊松方程
添加狄氏边界条件和点源
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
案例1：泊松方程
自由剖分三角形网格
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
案例1：泊松方程
自适应网格
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
COMSOL Multiphysics 结构力学模块介绍
COMSOL Multiphysics 结构力学模块介绍
结构力学模块专门用来计算结构的受力及变形情况。
例如，计算部件或子系统在载荷下的变形情况，对壳结构和桁架结构的分析功能等。
模块分析功能包括：
∙静力分析；
∙准静态瞬态分析；
∙动态分析；
∙固有频率分析；
∙频率响应分析；
∙线性屈曲分析；
∙弹塑性行为；
∙超弹性行为；
∙大变形分析；
∙参数研究。
基于材料破坏临界面理论，在后处理中可对结构进行高、低循环疲劳分析和多轴疲劳分析。
针对具体对象，结构力学模块可以和COMSOL Multiphysics模块或者其他分析模块任意组合，来分析实际问题中的多物理场现象。
应用领域：
∙声学－结构耦合
∙生物力学和生物工程学
∙屈曲分析
∙弹塑性材料和超弹性材料分析
∙机电设备
∙疲劳分析
∙流固耦合
∙断裂力学
∙多物理场接触
∙压电效应
∙聚合物力学
∙应力光学效应
∙热摩擦
∙热－结构耦合
∙粘弹性和热力蠕变
血管血流分析：血管在血流作用下发生变形
微型机器人足部三维模拟
曲轴模态分析
流-固耦合分析
血管支架展开过程的变形分析
粘弹性结构阻尼器。
COMSOL_张仕焜
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中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider
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中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider
提出求解问题 模型简化 建立有限元模型 定义物理区域 设置每个物理区域材料属性 设置边界条件 无穷远边界模拟 外部限定边界
中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider
info@
COMSOL Multiphysics 的显著特点：
提出求解问题
• 1. 建立几何模型：COMSOL软件提供 了强大的CAD工具用于创建一维、二 维和三维几何实体模型。通过工作平 面创立二维的几何轮廓，并使用旋转、 拉伸等功能生成三维实体。您也可以 直接使用基本几何形状（圆、矩形、 块和球体）创立几何模型，然后使用 布尔操作形成复杂的实体形状。也可 以在COMSOL软件中引入其它软件创 建的模型。 • 2. 定义物理参数：定义模型的物理参 数只需要在预处理软件中对变量进行 简单的设置，例如电磁场求解中的导 电率、介电常数等。参数可以是各向 同性、各向异性的，可以是模型变量、 空间坐标和时间的函数。
info@
对模型进行网格剖分 选择与设置求解器参数 求解计算 后处理输出分析结果 否 结果是否合理 是 输出电场分布 输出电位分布
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
材案Βιβλιοθήκη 料例浏库
览
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”。
COMSOL Multiphysics声学模块介绍
COMSOL Multiphysics声学模块介绍
声学模块能为您的声学建模需求提供一个世界级的解决方案。
该模块是专门为致力于设备生产，测试，和声波应用的您而设计的，应用领域包括了扬声器，麦克风，助听器和声纳设备，同时可以解决消声器设计，声屏障和建筑声学中的噪音控制问题。
操作便利的物理接口为模拟声波在空气，水和其他流体中的传播问题提供了很好的解决工具。
针对热粘性声学的专业模拟工具能让对于微尺寸的扬声器和麦克风等手持设备的模拟更加
精确。
您还能模拟在固体，压电材料和孔隙弹性结构中的振动波和弹性波。
对于声-固，声-壳和压电声学问题的模拟，COMSOL的多物理场用户界面能给您提供更好地仿真体验和精度。
应用领域：
1、声固耦合
2、弹性波
3、电声换能器和扬声器
4、助听器
5、喇叭和麦克风
6、MEMS声学传感器
7、MEMS麦克风
8、机械振动和噪声
9、降噪材料和隔音设计
10、压电声学
11、孔隙弹性波
12、活性和吸收性的消音设备
13、声纳
14、结构振动
15、热声学
混合动力汽车的消声设备，反射单元是有多孔管道内的流体组成
此模型描述了内燃机发动机消声器内的压力分布情况
喇叭：此模型中耦合了电磁场和结构力学场，描述了喇叭内的压力波分布情况
声固耦合分析，一个圆柱周围声压分布
水中压电换能器中声压在固体表面及水中分布。
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多场耦合
——COMSOL Multiphysics 5.1
小组成员：李*、冯**、邹**、 任**、王**、严*
演讲人：严*
1
单击此处添加文字内容 背景介绍
2
3
单击此处添加文字内容 应用领域
单击此处添加文字内容 实例分析
背景介绍
COMSOL 简介
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。
CFD模块应用
CFD模块
• • • • • • • • • • • • 湍流 气泡流动 混合与搅拌 流固耦合分析 多孔介质流动 流化床和喷雾 聚合物流动 弹性流动分析 沉降、乳液、悬浮液流动分析 生物医学应用（血管内血液流动） 旋风分离器、过滤分离器等分离器设计 管道、阀门、连通器、喷嘴内流体流动
参考文献： Manasi Manjari Mohanty, Bhatu Kumar Pal：Modeling & Simulation of Fluid Flow Behaviour during CO2 Sequestration in Coal Structure Using Comsol Multiphysics
传热模块介绍：
• • • • • 铸造和热处理过程 共轭传热 烘干和冷冻干燥 电子电器系统及电源的对流冷却 食品加工、烹饪和杀菌 • • • • • • 热交换器设计 多孔介质中的传热问题 激光焊接与激光加热 材料热处理 电阻热和感应热分析 凝固
风冷散热，在强制对流的作用下，将热量从芯片带走。
壳-管换热器
电流守恒 (V ) 0
Q J E V
2
(T )
热应变 T Tref
0(1 0.001 T )
自然对流 H=5W/m2K Text=293K
0.1V
接地
电势分布图
温度分布图
形变及受力分布图
实例：二氧化碳在多孔煤层中流动情况的分析 和模拟
搅拌混合器内的流场分布
实例分析
实例1:
圆柱体绕流（Umean=1m/s)
圆柱体绕流速度和压力动态图：
速度动态图
压力动态图
后台阶突扩通道层流流场
后台阶突扩通道层流流场速度和压力动态图：
速度动态图
压力动态图
微型电阻梁：
电阻通电 热 形变
应力
热传导 (kT ) Q
COMSOL
？
COMSOL Multiphysics的发展历程
Toolbox 1.0（MATLAB的工具箱)
Femlab 1.0
Femlab3.2
COMSOL Multiphysics（2005年）
COMSOL Multiphysics
VS
SYS
Fluent
COMSOL 应用领域
传热模块应用
几何结构模型
网格的划分：
ห้องสมุดไป่ตู้ 压力变化图
三维压力变化图
结构的速度变化图
三维速度分布图
入口处X轴方向上的压力变 化图
入口处X轴方向上的速度变 化图
出口处沿X轴方向的速度变化图
结论： 1、流体不管是在高压低压，断裂层或多孔煤中都 遵循达西定律——Q=KFh/L 2、在注入气体的边界，压力较大，随后由于流体 的流动，压力越来越小 3、在横截面较小和断裂处附近，压力和速度的值 相对较高。