Comsol实例课程讲解ppt
COMSOL在电化学领域中的建模与仿真应用 ppt课件
形成组合体步骤
对象 1：矩形
对象 2：另一个在空间 有重叠的矩形
形成组合体步骤： 一个对象，多个求解域
形成装配体步骤：
对象 1：矩形
对象 2：另一个在空间 有重叠的矩形
形成装配体步骤： 重叠的求解域
错！
形成装配体主要用来说明两个对象不重叠！
什么时候必须使用装配体?
1) 当两个对象形成接触时
–在形成装配体步骤产生接触对
COMSOL在电化学领域中的建模与 仿真应用
COMSOL Multiphysics 在电化学领域中的应用专题培训
应用工程师
日程安排
•Day 1
上午：COMSOL基本操作培训 下午：电化学模块
•Day 2
上午：电镀、腐蚀模块 下午：电池和燃料电池模块
COMSOL简介
多物理场和单物理场仿真平台
• 力学、流体、电磁和化工仿真 • 多物理场 – 耦合现象
后处理
数据集 派生值和表单(与空间坐标无关的变量) 绘图组和绘图(与空间坐标相关的变量) 报告和数据导出
COMSOL中的几何
几何建模的几种方式
• 在 COMSOL 中绘制
– 完全在 COMSOL 中绘制，不需要其他任何软件（+） – 与 CAD 软件相比，可能会较慢（-）
• 使用 LiveLink 模块
– 两个或更多的物理现象相互影响 – 不限制
• 耦合类型 • 耦合数量
• 单物理场
– 同一个集成环境 – 不同物理场和应用 – 任何类型的模拟其操作流程都相同
• 有利于在统一的仿真平台下发展交叉领域产品
高度定制和自适应
• 创建用户自己的多物理场耦合 • 微分方程和代数方程的用户接口 • 定制材料属性和边界条件
COMSOL案例详解-单相扩散 中文models.mfl.controlled_diffusion_micromixer_CN
4|
2 在对象 'dif1' 中只选择点 3 和点 5。 3 在 ' 圆角 ' 的 ' 设定 ' 窗口中找到 ' 半径 ' 栏。在 ' 半径 ' 编辑框中输入：10。 4 点击 ' 构建选定 ' 按钮 。
圆角 2
1 右键 ' 平面几何 ' 并选择 ' 圆角 '。 2 在对象 'fil1' 中只选择点 1 和点 9。 3 在圆角的 ' 设定 ' 窗口中找到 ' 半径 ' 栏。在 ' 半径 ' 编辑框中输入：20。 4 点击 ' 构建选定 ' 按钮 。
入口 1
增加一个层流边界条件。 1 在 ' 物理场 ' 工具条中点击 ' 边界 ' ，并选择 ' 入口 '。
|7
2 只选择边界 2。 3 在'入口'的'设定'窗口中找到'边界条件'栏。在'边界条件'列表中，选择'层流流
入 '。 4 找到 ' 层流流入 ' 栏。点击选中 ' 流速 ' 按钮。
- 在 V0 编辑框中输入：fr/2。 流速被设置为参数值的一半，因为只对半个几何建模。
选择物理场?下拉菜单中的?化学物质传递?下点击?稀物质传递tds?点击?增加?然后点击?研究?按钮预置研究?下拉菜单中点击?稳态?点击?完成?对于许多微流体设备来说使用微米单位便于指定几何尺寸
教程示例：受控扩散微混合器1
本示例模拟了一种 H －型微流道型受控扩散混合器。该设备在池中放入两种不 同的层流，使其在受控时间段内接触。接触面很清晰，通过控制流速，可以控 制物质通过扩散从一种流体向另一种流体扩散的量。图 1 展示了该装置的概 念。这项设计旨在维持一个使得 A、 B 两种层流成为联合体而防止不受控对流 混合的层流场。层流 A 与层流 B 之间的物质传输将仅以扩散的方式进行，此 举是为了让低扩散系数的物质留在各自的层流中。这项设计旨在维持一个使得 A、 B 两种层流成为联合体而防止不可控对流混合的层流场。层流 A 与层流 B 之间的物质传输将仅以扩散的方式进行，此举是为了让低扩散系数的物质留在 各自的层流中。
COMSOL官方实例解析
1 2 3
智能化
随着人工智能技术的发展，希望COMSOL软件 能够集成更多的智能化功能，如自动建模、智能 优化等。
高性能计算
随着计算机硬件技术的不断进步，期待 COMSOL软件能够充分利用高性能计算资源， 提高仿真分析的效率和精度。
跨平台协作
希望COMSOL软件能够实现跨平台协作功能， 方便不同领域的专家和团队进行协同工作和交流 。
05
实例解析：流体动力学模 拟
问题描述和建模
问题描述
模拟一个二维管道内的流体流动，分析流体的速度、压力和温度分布。
建模方法
采用Navier-Stokes方程描述流体的运动，结合能量方程和连续性方程构建完整的流体动力学模型。
网格划分和求解设置
网格划分
采用自适应网格技术，对管道壁面和流 动分离区域进行局部加密，以提高计算 精度。
建模方法
采用有限元方法（FEM）进行建模， 通过定义几何形状、材料属性和边界 条件来构建电磁场模型。
网格划分和求解设置
网格划分
使用COMSOL内置的网格生成器对模型进行网格划分。根据问题的复杂性和精 度要求，可以选择不同的网格类型和大小。在本例中，采用自适应网格划分技 术，以确保在关键区域获得更精细的网格。
求解设置
选择合适的求解器和迭代方法，设置求解参数和收敛准则。针对本例中的电磁 场问题，可以选择直接求解器或迭代求解器，并设置相应的误差容限和迭代次 数。
结果分析和讨论
结果展示
通过COMSOL的后处理功能，可以直观地查看和分析模拟结果。可以绘制磁场分布图、电流密度图等，以了解 电磁场在不同区域的分布情况。
COMSOL官方实例 解析
汇报人：XX
目 录
• 引言 • 官方实例概述 • 实例解析：电磁场模拟 • 实例解析：结构力学分析 • 实例解析：流体动力学模拟 • 实例解析：传热模拟 • 总结与展望
COMSOL入门-学习COMSOL案例库中的例子
学习COMSOL案例库中的例子1，打开COMSOL MULTIPHYSICS: 双击COMSOL MULTIPHYSICS图标，进入基本功能界面，如下图2，进入案例库：单机“文件”-“案例库”，如下图：3，在“案例库”页面寻找个人感兴趣的案例，通常有如下两种方式：（1）直接在模块下进行搜索，这种方法要求对每个模块包含的内容比较了解，因为感兴趣的内容大多数时候分布在不同的模块。
如一部分的压电案例包含在“结构力学模块”，单击“结构力学模块”，打开子模块列表，找到“压电效应”，单击“压电效应”，展开所有压电效应下的案例，如下图（2）关键词搜索选择感兴趣案例，该方法能尽肯能全面的搜索到案例库中包含的所有感兴趣案例。
如在搜索框内输入“压电”（建议输入英文” piezoelectric”，搜索的结果更全，下图所示分别为中文和英文搜索结果），点击“搜索”，即出现所有与压电相关的案例，如下图：4，打开搜索到的案例，如在通过关键词搜索得到的结果中的“结构力学模块”-“压电效应”-“shear_bender”，鼠标左键单击“shear_bender”，弹出该案例的基本介绍，如下图：注意页面左下角有两个可以执行的图标选项和，其中（1）：打开案例运行文件，其中包含该案例在COMSOL中的具体设置，部分案例同时包含运行结果（案例图标前面是实心蓝点的是包含结果的，如果是空心蓝点是不包含结果，但是可以打开后运行出结果）。
鼠标左键单击打开该案例COMSOL文件，如下图，任何部分都可以查看具体设置。
（2）：打开该案例的背景介绍、COMSOL操作要点以及在COMSOL中的具体操作（step-by-step）。
鼠标左键单击打开PDF文件（电脑需要安装PDF阅读器），如下图，对照案例PDF说明以及COMOSL文件一步一步就可以重复出来。
注意：并不是所有的案例都经过汉化，因此一些案例库的PDF文件是英文的，但是前提如果安装是选择的语言是“ENGLISH”，所有的案例库文件都是英文版本，只有语言选择“中文”的情况，部分案例文件才是中文的。
comsol线圈磁场案例课
comsol线圈磁场案例课我们的项目是一个基于 comsol线圈的高精度电压测量案例。
在这个案例中包含了许多不同的参数、测量软件和测量步骤。
对于这类复杂且耗时的测量过程以及如何做出最合适的测量结果也有很大帮助。
其中就包括有使用线形滤波器、电流互感器、频率传感器、电容和各种温度传感器来测量电压，这些信号可以被很好地应用到 comsol线圈项目中。
为了更好地进行测量工作，使用电压互感器和电流互感器是必须的。
电流互感器主要是通过电流将电流流掉；电流互感器将电流通过电感之间的电流互感器，使电感之间电流相互抵消或变成直流电流；而电流互感器则是通过电阻使电流相互抵消和变为交流电流。
利用这些方法可以测量电流值、电压值等数据来计算电压互感器和电流互感器所需要的温度、电流、电压等参数，同时也可以计算电流值和电流互感器对其他元件的影响程度（如温度、电压）等指标。
不会在很大程度上影响测量结果。
一、在整个测量过程中，我们使用了线形滤波器和温度传感器等器件来测量电流值。
我们使用了 LDR线形滤波器，使用 CYGREEN线形滤波器进行测试实验时应注意测试数据的一致性。
我们可以通过观察实验过程中的测量数据就可以得出测试的真实结果。
在经过测试之后我们发现，与其他测量方法相比, LDR线形滤波器能够更准确地测定电流值，因为 LDR线形滤波器在测量过程中并不会产生畸变等现象并且精度很高。
当我们将两个串联电阻用在测量电路中时（图1),会发现当电阻较大时电阻值更大；当电阻较小时电阻值更小。
所以 LDR线形滤波器能够有效识别从1到5的输出电压信号。
如果电阻较小时电阻值就会很大，而电阻为2Ω以下时就没有什么问题了。
但是如果电阻过大导致产生畸变后信号频率会降低甚至完全不变却产生大量噪声信号了。
我们再将 LDR线形滤波器与电流互感器进行连接，通过使用这两个器件来测量电流值并确定电流互感器所需要的温度及电流值，因此得出两个电流互感器需要的电流值分别为3μ A和5μ A。
COMSOL AC-DC模块ppt课件
4
Potentials
B A E V A
t H Vm
Magnetic Vector Potential, A Electric Potential, V Magnetic Scalar Potential, Vm
5
Formulations
Electrostatics, unknown V:
1) In-Plane [Electric and] Induction currents ({Ax, Ay} [; V])
2) Transient In-Plane TM waves ({Ax, Ay})
3) Transient In-Plane Hybrid waves ({Ax, Ay}; Az)
2
COMSOL Products for Electromagnetic Simulations
COMSOL Multiphysics
I-V terms
EM
wave terms
AC/DC Module
Chemical Engineering
Module
Heat Transfer Module
RF Module
( r0V P)
Electric currents quasi-statics, unknown V:
(( j r0 )V Je ) 0
(V
t
( r 0V
)
Je)
0
Magnetostatics, no currents:
(r 0Vm Br ) 0
Quasi-statics, unknown H:
3
Maxwell’s Equations
H J D t
E B t
COMSOL处理相变课件
Simulating inspires innovation
案例1操作
对于同一个区域，添加了两种材料属性之后，冰的属性显然会被水 的属性覆盖掉。但是本案例不同，因为采用的是相变传热。
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
案例2—冷冻干燥(Freeze Drying)
使用移动网格，其实可以得到和使用变形几何非常相近的结果：
移
动
变
网
形
格
几
的
何
结
的
果
结ห้องสมุดไป่ตู้
果
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
移动网格 VS 变形几何
使用移动网格的时候，因为网格框架并没有分离出来，所以显然没有 变量Zg；而空间框架因为是固定的所以绘制等势面的时候使用变量z也 是不对的；正确的是使用变量Z，因为此时材料框架和空间框架不重叠
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
案例2—绘制等势面图
根据上张PPT，左侧的为1800s 的结果，右侧为960s的结果。
在一个绘图组里面显示两个不 重叠的图，因为右侧的等势图是通 过移动得到的，所以其没有外面的 线框，可以通过加一个线图来得到 外侧线框
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
一个绘图组中绘制两个不重叠的图
在一个绘图组里面显示两个图，可以利用到变形，来处理：
并且比例改成1 其实按照这样的 方法，理论上可 以在一个绘图组 里面放任意个图
仿真智领创新
Simulating inspires innovation
COMSOL AC-DC模块ppt课件
Maxwell’s Equations
H
J
t
• Maxwell-Ampere’s law
• Faraday’s law • Gauss’ law, electric • Gauss’ law, magnetic
• Equation of Continuity
Can use direct solvers
Can not use direct solvers
9
Vector or scalar problem?
• 3D problems usually involve vector fields, except:
1) Electrostatics; conductive media
▪ This is the standard situation for RF Module applications
2. GMRES + SSOR Vector (precond.) 3. GMG + SOR/SORU Vector (smoothers) ✓ Try playing with all three combinations in model “Eddy Currents 3D” (Model
Library>AC/DC>General Industrial Applications)
Reminder: direct solvers PARDISO, SPOOLES, UMFPACK will work here (given enough memory)
13
Iterative solvers, enforced gauge
4
Potentials
B A E V A
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（路径：
电极
2020/1/3
电极 28
控制方程
• 相场方程：
函数Φ（x，y，t）是描述相在空间和时间上的物理状态(油或水) 的 一个序变量。Φ = -1 表示水，1表示油，之间为油/水过度区。
• N-S方程：
• 电场拉普拉斯方程：
与电场耦合
F T
2020/1/3
29
模型建立
2020/1/3
打开模型库
在新建的模型中导入
2020/1/3
5
边界条件设置
2020/1/3
6
网格、计算 网格
2020/1/3
计算 或 7
查看结果 查看矢量图
2020/1/3
查看流线图 或 8
2020/1/3
9
实例二.自然对流热传导
(路 径:COMSOL_Multiphysics/Multiphysics/freeconvection)
2020/1/3
16
定义温升：DeltaT=avgout(T) - T_in（出口平均温度-入口温 度）
2020/1/3
17
材料设置
2020/1/3
18
流场边界条件设置
初始值 2020/1/3
体积力 入口 出口 对称
与热场耦合项 19
传热边界条件设置 与流场耦合项
边界条件
2020/1/3
20
网格划分
自定义划分方式 2020/1/3
预设划分方式 21
求解
2020/1/3
22
SUCCESS
THANK YOU
2020/1/3
查看结果 查看云图
2020/1/3
24
查看矢量图
2020/1/3
25
查看温升结果
2020/1/3
26
2020/1/3
27
实例三. 液滴静电融合
CFD/Multiphase/Electrocoalescence）
流体(水)
u
三维
热管
2020/1/3
二维
单元体 10
控制方程
• 流场（不可压缩定常流）
连续性方程： V 0
N—S方程：
V t
(V
)V
1
p 2V
fv
• 传热
与流场耦合
fv g (T T0 )
能量守恒方程：
与热场耦合
C
p
(
T t
30
单位设置
2020/1/3
31
几何建模
2020/1/3
32
预定义
2020/1/3
33
定义材料
材料1
材料2
2020/1/3
34
静电场参数设置 修改方程离散形式
2020/1/3
35
电场参数设置
epsilon_r
2020/1/3
36
两相流参数设置
2020/1/3
37
2020/1/3
38
网格划分
COMSOL Multiphysics 实例操作
2020/1/3
1
实例一.后台阶突扩流动 （路径 ：
CFD_Module/Verification_Models/backstep）
取1/8
2020/1/3
2
模型建立
2020/1/3
3
几何建模
参数设置
2020/1/3
4
直接从已建好的模型中导入几何模型
2020/1/3
39
定义全局变量
2020/1/3
40
求解器设置
2020/1/3
41
2020/1/3
42
2020/1/3
43
查看结果
2020/1/3
44
2020/1/3
45
SUCCESS
THANK YOU
2020/1/3
u T ) (kT )
Q
2020/1/3
11
模型的建立 2020/1/3
（Finish） 12
定义全局变量
2020/1/3
13
几何建模
同理，再建一圆。
2020/1/3
14
布尔运算：
2020/1/3
15
设置温升参数
定义温升：DeltaT=avgout(T) - T_in（出口平均温度-入口温 度）