COMSOL Multiphysics RF模块介绍

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

COMSOLMultiphysics化学反应工程模块介绍

COMSOLMultiphysics化学反应⼯程模块介绍COMSOL Multiphysics 化学反应⼯程模块介绍化学反应⼯程模块是为了研究包含了物质和能量运移的反应系统⽽量⾝定做的。

从空间独⽴模型开始，模块中有专门的⼯具，⽤于实验室和台架规模典型控制条件下的动⼒学研究。

为了对实际操作条件进⾏模拟，模型中考虑了空间变量对于化学物质成分和温度的影响。

该模块⾯可⽤于包括分析仪器⽤传感器的设计、汽车尾⽓催化剂和过滤器系统的设计、消费品的研发和⽣产⼯业设计、以及精细和特种化学品、药品、和散装化学品的处理等领域。

在COMSOL Multiphysics V4.0a中，化⼯模块和反应⼯程实验室已经被化学反应⼯程模块所替代。

应⽤领域：分析化学和法医学间歇式反应器，发酵槽和结晶器⽣物化学和⾷品科学催化燃烧及其改良化学反应器尺⼨及其优化⾊谱和电泳腐蚀旋流器，分离器，洗涤器和沥滤装置环境和⼤⽓化学废⽓后处理和排放操纵装置过滤和沉降燃料电池和电池组热交换器和混合器均匀和⾮均匀两相流-乳状液，悬浮液，⽓泡柱和喷射均匀和⾮均匀催化⼯业化学与技术化学反应器中的动⼒学模型材料与固态化学微流和芯⽚实验室设备多组分传递和膜传递填充床反应器⽯油化⼯和催化裂解药物合成活塞流和管状反应器聚合过程和⾮⽜顿流体动⼒学聚合动⼒学和制造预燃室和内燃机催化重整转化器半导体制造和CVD表⾯化学动⼒学和吸收搅拌器：对两种不同的溶液进⾏混合燃料电池堆：燃料电池堆流道中的压⼒分布和速度场模拟流体流经微通道的流线和浓度分布，流体包含受交流电场影响的电解质燃料电池：氧⽓和燃料的浓度分布情况模拟多相流模拟：⽓泡从充满⽔的反应器的底部进⼊污⽔处理装置⾷品⼯程：热敏感物质的冷冻⼲燥过程模拟。

Comsol Multiphysics 求解器简介

(cu ) f Ku F
式中：c——偏微分方程的系数项 f——源项，转换成线性方程组后： K——刚度系数矩阵； F——载荷向量 u——解向量，其熟练也称为自由度（DOF）对于这种方程的求解，最理想的状态当然就是直接通过求逆矩阵的方程得到向量解： u K 1 F 然而，这在真实情况下是可遇不可求的，因此也产生大量的求解方法或求解器。例如上面提到的在 Comsol Multiphysics 中使用的直接式求解器和迭代式求解器。另外，当系数项中出现了因变量的函数时： [c(u )u ] f Ku F 上面这个偏微分方程具有较强的非线性，增加了求解的难度，对于这类非线性问题，一种有效的求解办法是通过迭代的方法，采用线性求解器反复迭代，最终得到正确的结果，即，首先以初始值 u0 代入方程的系数项，对于一个近似线
MEMS 交流网
7、SSOR：有效使用内存，同类问题的计算可能比对角标度法要快，常用于求解电磁场等。 8、Vanka：对每个 Vanka 的自由度求解，连接自由度的低密度系统需要在对角线上为 0 的变量。：至少需要两极网格水平（fine 和 9、集合多重网格（Geometric Multigrid） coarse），利用少数几次迭代滤出高频误差，并将不同误差等级的变量映射到不同的网格水平，在基本的网格中利用直接求解器消除剩余误差。它适用于求解非常大规模的问题。四、分离式求解器分离式求解器主要用来求解弱耦合问题，通过次序求解各个物理场，然后进行一次耦合迭代，反复这样进行，知道满足精度要求。因此它是结余完全耦合和分布耦合之间的一种求解方式。对于高度非线性多物理场模型，使用分离式求解器容易获得好的初始估算值，而且可以对不同的物理场使用不同的求解设置，对于大规模的弱耦合问题的计算，内存开销急剧下降，例如流固耦合（FSI）、断流、波传播-结构-热问题等很复杂的多物理场问题。五、求解器选择策略通常情况下，Comsol Multiphysics 会根据用户的模型，自动选择求解器。例如自定义 PDF 应用模式一般自动选用 UMFPACK 或 PARDISO 等直接式求解器，波问题一般自动选用 GMRES+SOR 等迭代式求解器。用户可以根据实际情况进行修正。例如小规模的仿真，推荐采用直接式求解器；大规模的仿真，则推荐采用迭代式求解器。对于一般性的问题，首先查找模型库，选用类似案例模型采用的求解器。如果找不到类似案例，从问题的规模来说，对于自由度不很大的问题，例如 2G 内存小于 20 万自由度，可以，首先选择 PARDISO 求解器；如果求解失败，并且判断出是由于病态矩阵引起，则尝试 UMFPACK；如果提示内存不足，可尝试 SPOOLS，或对于对称正定问题，尝试 TAUCS 求解器；如果直接求解由于内存问题计算失败，尝试迭代求解器；传热、扩散和静电计算。尝试使用 AMG 作为预处理器的 CG 求解器；结构计算，尝试使用 ILU 作为预处理器的 CG 求解器，或者也可以按照如下次序进行尝试：GMRES+不完全 LU，如果收敛慢就降低公差，内存溢出就增加调降公差；如果内存溢出，则可以更换与条件器进行尝试，例如采用集合多重网格法、Vanka、SSOR 等。六、自适应网格当采用稳态求解器进行求解时，可以选择自适应网格方法来对网格进行优化。通常，Comsol Multiphysics 对于玩个的要求并不高，但是一个好的网格会极大地提高收敛性，减少对计算资源的需求。质量上乘的网格一般于解向量的梯度分布相对应，解梯度变化大的区域，网格细密，反之亦然，解梯度变化小的区域，网格粗糙。一般自适应网格的用法是采用一个与仿真对象一致，但是容易收敛的条件。例如，流体仿真中的很大粘度、降温过程采用一个大降温速率等，通过这种类似的模拟结果，进行自适应网格的优化，然后再把条件改成最终的目标，实现仿真的效果。七、敏感性求解器采用稳态求解器的时候，还可以进行敏感性分析，分析模型中比较敏感的

COMSOL_Multiphysics(FEMLAB)简介

多物理场耦合分析软件 COMSOL Multiphysics 介绍
一、简介
COMSOL Multiphysics（原FEMLAB）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内物理过程的建模和仿真提供了一种崭新的技术！
二维应用： •平面应力； •平面应变； •厚板分析； •轴对称； •欧拉梁；
三维分析： •固体； •欧拉梁；
•壳体；
在所有这些分析中，用户可以直接输入材料性质，也可以通过内嵌材料库方便快捷地调用它们。同时，定义正交各向异性和完全各向异性材料性质也是相当方便的。材料的性质可以是任意空间、时间或者其它变量的函数。
结构力学模块的新特征：
¾塑性和非线性材料模型 ¾正交各向异性和完全各向异性材料 ¾粘弹性、粘塑性和类橡胶材料的大变形分析 ¾不同材料的局部坐标系统 ¾考虑模型初始应力和应变的模型 ¾多物理场中塑性求解运算和非线性材料模型
2. 热传模块
COMSOL Multiphysics的热传模块能解决的问题包括传导、辐射和对流的任意组合。建模界面的种类包括面－面辐射、非等温流动、活性组织内的热传导、以及薄层和壳中的热传导等。
3. 地球科学模块
COMSOL Multiphysics的地球科学模块包含了大量针对地下水流的简易模型界面。这些界面允许快速、便捷地使用描述多孔介质流体的 Richards方程、Darcy定律、Darcy定律的Brinkman扩展，以及自由流体中的Navier-Stokes方程。此外，该模块还处理了多孔介质中的热量传输和溶质反应，模型库中几乎囊括了从多孔介质中油和气体的流动到地下水流中的分布。
对于非均匀材料系统的热传导和对流问题可计算有效性质的材料表格作为放射性热源刻画等温线的界面可以添加热量耗散的选项其结果来自于孔内的流速和固体岔路的流体分叉对于开放式系统和多孔介质中流体流动的分析对于不同饱和程度的多孔介质使用已知的分析公式对实验数据进行差值并输入任意表达式以估测非线性的保持力和渗透性对于可流动和不可流动区域介质内流体建模的辅助系数例如化学传输性质的边边输入从计算结果中评估溶质的运动可预定以水动力耗散张量描述流量边界条件在点和边上设定时间控制的约束条件和流量从环境流体分析到石油工程研究领域的案例模型在comsolmultiphysics中问题的函数化包括非限制的多物理场耦合控制方程和定义材料属性的表达式

COMSOL Multiphysics优化模块

效果较好
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
案例3——材料参数确定
表面上实时测出了温度变化
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
参数设置和结果
• 目标函数——最小二乘 • 控制变量——k和Cp
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
优化模块
中仿科技技术部
2014年1月
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
优化模块能干什么？
设计优化——寻找产生最佳效益的参数
• 几何尺寸 • 部件形状 • 材料属性 • 材料分布 • 拓扑优化
反问题——参数估计，寻找吻合实测值的参数
• 地球物理科学成像 • 无损检测 • 生物医学成像 • 气象数据同化 • 曲线拟合
寻求目标函数最小值
（目标函数负数的最大值）
标量
矢量
高维空间变量
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
• 常规优化
几种优化
• PDE约束控制优化
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
优化算法
SNOPT
• 目标函数可以是各种形式 • 可施加任何约束
解的存在性
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
优化模式接口
Infinitely Closer to Real 无限接近真实！
案例1——曲线拟合
• 超弹性材料，橡胶的Mooney—Rivlin材料模型的应力应变方程
2(
2 )
C 10
C 01

comsol基础

准备基本介绍SOL Multiphysics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。

SOL 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，它集成了数学模型建立、求解和后处理的交互与集成图形用户界面。

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。

3.在使用过程中，可以根据需要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。

SOL Multiphysics软件可以把任意数目的物理应用模块整的偏微分方程合成，求解所需要的新模型。

用户也可在图形界面中轻松自由定义所需的专业偏微分方程。

参数控制，材料属性、边界条件、载荷进行参数控制。

5.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。

AC/DC模块(AC/DC Module)声学模块(Acoustics Module)CAD导入模块(CAD Import Module)化学工程模块(Chemical Engineering Module)地球科学模块（Earth Science Module）热传导模块(Heat Transfer Module)材料库（Material Library）微机电系统模块(MEMS Module)射频模块（RF Module）结构力学模块(Structural Mechanics Module)COMSOL脚本解释器(COMSOL SCRIPT)反应工程实验室(Reaction Engineering LAB)信号与系统实验室 (SIGNALS SYSTEMS LAB)最优化实验室 (OPTIMIZATION LAB)最优化实验室最优化实验室提供了一套高级的COMSOL Script函数指令，用于建立和求解最优化问题。

基于加州大学圣地牙哥分校的Philip E. Gill和斯坦福大学的Walter Murray和Michael A. Saunders开发的SNOPT和SQOPT，最优化实验室包含求解约束线性、二次型和非线性目标函数以及约束线性和非线性最小二乘问题。

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-RF

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本征频率
• 最低的本征频率下， • 电场和表面电流的分布
• 本征频率(Hz) vs 温度(K) • 圆柱材料分别为铜和钢
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定义GaAs的频率
• GaAs的频率与折射率有关，需要自定义方程式和初值：
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打开Global Data Display对话框
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S11端口1的电压反射系数 S21端口1到端口2的电压传输系数
S dB = 20 log10( S )
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RF模块的应用模式
电磁波
– – – – 时谐传播特征频率分析瞬态分析散射谐波传播
边界模式分析
– TE波 – TM波 – 混合模波
电热交互耦合
– 微波加热 - 稳态分析 - 瞬态分析

COMSOL Multiphysics 化学反应工程模块介绍

COMSOL Multiphysics 化学反应工程模块介绍化学反应工程模块是为了研究包含了物质和能量运移的反应系统而量身定做的。

从空间独立模型开始，模块中有专门的工具，用于实验室和台架规模典型控制条件下的动力学研究。

为了对实际操作条件进行模拟，模型中考虑了空间变量对于化学物质成分和温度的影响。

该模块面可用于包括分析仪器用传感器的设计、汽车尾气催化剂和过滤器系统的设计、消费品的研发和生产工业设计、以及精细和特种化学品、药品、和散装化学品的处理等领域。

在COMSOL Multiphysics V4.0a中，化工模块和反应工程实验室已经被化学反应工程模块所替代。

应用领域：• 分析化学和法医学• 间歇式反应器，发酵槽和结晶器• 生物化学和食品科学• 催化燃烧及其改良• 化学反应器尺寸及其优化• 色谱和电泳• 腐蚀• 旋流器，分离器，洗涤器和沥滤装置• 环境和大气化学• 废气后处理和排放操纵装置• 过滤和沉降• 燃料电池和电池组• 热交换器和混合器• 均匀和非均匀两相流-乳状液，悬浮液，气泡柱和喷射• 均匀和非均匀催化• 工业化学与技术• 化学反应器中的动力学模型• 材料与固态化学• 微流和芯片实验室设备• 多组分传递和膜传递• 填充床反应器• 石油化工和催化裂解• 药物合成• 活塞流和管状反应器• 聚合过程和非牛顿流体动力学• 聚合动力学和制造• 预燃室和内燃机• 催化重整转化器• 半导体制造和CVD• 表面化学动力学和吸收搅拌器：对两种不同的溶液进行混合燃料电池堆：燃料电池堆流道中的压力分布和速度场模拟流体流经微通道的流线和浓度分布，流体包含受交流电场影响的电解质燃料电池：氧气和燃料的浓度分布情况模拟多相流模拟：气泡从充满水的反应器的底部进入污水处理装置食品工程：热敏感物质的冷冻干燥过程模拟。

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。

COMSOL Multiphysics MEMS模块介绍

COMSOL Multiphysics MEMS模块介绍
微机电系统（MEMS）的设计与模拟是一个独特的学科。

在微尺度下，设计必须考虑多物理的影响。

例如电磁-结构、热-结构、流体-结构（FSI）的相互作用是谐振器，传感器，执行器，压电，以及微流体系统设计中的典型问题。

MEMS模块可用于求解结构力学、微流体、电磁场问题及这些物理场间的任意耦合问题。

此外，微机电系统模块还能用于求解静电驱动、压电材料、微流、薄膜阻尼、FSI、焦耳热与热膨胀、两相流等问题。

基于COMSOL Multiphysics的核心能力，微机电系统模块几乎可以用于求解微尺度下的所有问题。

应用领域：
∙加速度计
∙执行器
∙悬臂梁和其它开关
∙生物医学传感器
∙DNA芯片、片上实验室
∙微通道中流固耦合
∙微通道中两相流
∙喷墨
∙MEMS声换能器
∙MEMS电容器
∙MEMS热传感器
∙微反应器、微泵、微混合器
∙微波传感器
∙MOEMS、VCSELS
∙压电、压阻器件
∙射频MEMS器件
∙传感器
∙声表面波传感器和滤波器
微混合器
MEMS电梳的模拟结果，颜色显示电场分布，而“梳子”本身位移则表现几何形状的变化
挤压膜气体阻尼
MEMS生物芯片上的电渗泵，通过对输出端的压强进行参数分析研究电解质在泵体内流动
状况
喷墨打印机墨滴在空气中的运动
压电材料的电梯按钮：压电材料在机械力的作用下会改变自身的电阻系数
MEMS器件Q因子的估算。

COMSOL Multiphysics 多孔介质流模块介绍

COMSOL Multiphysics 多孔介质流模块介绍
多孔介质流模块是被设计用于研究地球物理和环境现象的模块，如地下水流动，土壤中的污染物运移，以及多孔介质中的石油和天然气的流动等。

其中的理查兹方程接口能够用来描述在变饱和多孔介质中的非线性流，同时伴有饱和多孔介质的选项，包括对于慢速流的达西定律接口和不可忽略剪应力的布林克曼方程接口。

此外，还能够简便的合并自由纳维尔斯托克斯层流和多孔介质，甚至还包括薄裂痕中的流态。

该模型还能处理对于自由流，饱和流和变饱和流在固相、液相和气相中的溶质传输，也包括了在薄裂痕中的传输。

对于热传的模拟，地热和对于多件系统的有效热性能的自动计算都是可以实现的。

对压实和沉降的模拟壳通过功能强大的孔隙弹性接口来实现。

对于地球物理和环境的应用的多物理场模拟，该模块能够跟COMSOL Multiphysics中的其他物理接口进行任意耦合，比如化学反应动力学接口和电磁学接口。

应用领域：
•江口、河口和水滨分析——流动、水平对流和扩散
•气体贮存、补充和螯合作用。

•基于磁流体动力学的岩浆流动
•多孔介质和纤维性材料的机械和重力脱水
•石油提取分析
•在地下、地表和大气中的污染物质扩散分析
•饱和/和非饱和多孔介质流体分析
•浅水流动和河流泥沙运动
•多孔介质中的单相、多相泡沫流
•地下水位分析和盐湖入侵地下水分析
•多孔弹性基础上波的传播和流动
•水源分析
多种地球物理现象的耦合——火山内部电场、磁场、流体流动耦合分析
微尺度多空介质流
达西浮力流
多分支井故障分析
裂缝流。

COMSOL_Multiphysics(FEMLAB)简介

热传模块的一个重要特征是它的模型库，模型库分成了三个部分：电子工业中的热分析；热处理和热加工；医疗技术和生物医学。这些使用方便的模型囊括了几乎所有复杂的问题，并配备有详细的使用向导和说明。
热传递模块的新特征:
¾基于放射原理的面－面辐射 ¾对于自然对流和热膨胀的非等温流动 ¾有任意流速的流动边界条件以描述风扇的运作 ¾带有低和高传导率的薄层和壳中的热传递 ¾对于组织与生热现象之间相互作用的生物热力学方程，如电磁场领域 ¾热传递过程的后处理 ¾可以处理任意热传递过程的高度灵活性和广泛适用性 ¾平面外热传递边界条件 ¾各向异性热传导率 ¾从电子、热处理和加工过程中的热分析领域到医疗技术和生物工程的20个精简模型 ¾COMSOL Multiphysics中的所有功能，尤其是其中无限制的多物理场耦合功能
二维应用： •平面应力； •平面应变； •厚板分析； •轴对称； •欧拉梁；
三维分析： •固体； •欧拉梁；
•壳体；
在所有这些分析中，用户可以直接输入材料性质，也可以通过内嵌材料库方便快捷地调用它们。同时，定义正交各向异性和完全各向异性材料性质也是相当方便的。材料的性质可以是任意空间、时间或者其它变量的函数。
用户也可以在COMSOL Multiphysics软件中引入其它软件创建的模型。 COMSOL Multiphysics软件的模型导入和修补功能可以支持DXF格式（用于二维）和IGES格式（用于三维）的文件。也可以导入二维的 JPG、TIF和BMP文件并把它们转化成为COMSOL Multiphysics的几何模型，对于三维结构也同样如此，甚至可以支持三维MRI（磁共振数据）数据。
• 基于公式的建模 • 基于应用的建模
– 不同领域的应用模块 – 预置的物理模式 • 多物理场建模 – 任意耦合 – 界面中定义单独的物理场，后台自动生成耦合矩阵

COMSOL_Multiphysics介绍

Solidworks®和 COMSOL Multiphysics 联合建模 C. 参数化几何功能
COMSOL Multiphysics 允许用户通过参数控制的方式灵活的调整模型的几何尺寸。这在进行设计的优化分析时尤其有用，能够帮助用户节省大量的时间，只需要调整相应参数的值并重新计算就可以完成一个新的模型的仿真分析。
¾ 开放性对用户透明，可任意修改现有模型支持建立自己的模型/方程
¾ 灵活性与 MATLAB 无缝连接，提供强大的二次开发功能 JAVA 编程：基于 JAVA 标准的 API，构建自己的有限元软件
产品线示意图
中仿科技公司 CnTech Co., Ltd
全国统一客户服务热线：400 888 5100 网址: 邮箱:info@ -5-
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系数型 PDE 应用模式的一般方程形式： ∇ ⋅ (− c∇u − αu + γ ) + au + β ⋅ ∇u = f
采用填空的形式输入方程：c = 1，f = 1，其余系数均设为 0，如下图：
B. 使用预置应用模式建模除了强大而开放的 PDE 数值计算功能，COMSOL Multiphysics 还根据常见的应用领域，
跨学科研究和多物理分析为科研创新带来了新契机，而构建于简化与单物理分析的思维基础上的基于观察与实验的研究方法却面临越来越大的挑战。今天，人们已经知道超级计算机也是衡量一个国家核心竞争力的重要指标。不论是科学研究还是产品开发，实验研究与仿真技术的结合已经是大势所趋，而且数值仿真正在发挥越来越重要的作用。
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COMSOL Multiphysics

COMSOL Multiphysics 等离子体模块介绍

COMSOL Multiphysics 等离子体模块介绍低温等离子体这一概念的涵盖相当广泛，它融合了流体力学、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。

COMSOL Multiphysics新近推出的等离子体模块，就是专门用来处理这一类问题的数学工具，它可以方便的处理在众多工程领域内都非常常见的非平衡放电问题。

等离子体模块内建了多个建模界面，用于仿真那些最为常见的等离子体反应器类型，包括感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasmas, ICP)，直流放电(DC Discharges)，微波泵浦放电(Microwave Plasmas)，电容耦合等离子体(Capacitively Coupled Plasmas, CCP )。

如果能够模拟等离子体和外部电路的相互作用，那对于全面分析一个放电特性是非常有意义的。

COMSOL的等离子体模块不仅提供了相应的工具，可以直接添加电路元件到1D，2D 或者3D的COMSOL模型中；而且支持直接导入一个已经做好的SPICE电气连接表(netlist)到COMSOL模型中。

在等离子体化学方面，COMSOL支持用户从文件导入气体碰撞横截面的数据，然后模拟化学反应；也支持用户直接在COMSOL模型中添加化学反应式以及相应的物质种类，从而完成直接建模求解。

至于等离子体物理本身那些错综复杂的多物理场之间的耦合，不用担心，COMSOL Multiphysics的等离子体模块会自动处理并给出最终结果。

应用领域：•电感耦合等离子体•微波等离子体•直流放电•电容耦合等离子体•介质阻挡放电•照明•等离子体显示板•国土安全•有害气体破坏•等离子源•离子源•蚀刻技术•半导体工艺等离子体清洗过程的多物理、多尺度模拟。

comsol优化模块简介

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COMSOL Multiphysics RF模块

分子荧光成像/二次谐波产生
• 预置时域分析应用模式 • 自定义材料非线性极化率 • 自定义入射光源的时空分布 • 后处理
– 时域传输过程动画导出
高斯光束
Duffing模型处理非线性色散
电子作为阻尼非谐振子：
阻尼色散
非线性谐振
磁化系数（折射率）
a = 0，Lorentz色散模型
0 = 0，c1 = 1，Drude色散模型
磁场边界在实际应用中较少用到，一般大多采用PMC边界
PMC n×H = 0
E-field 2
0r
阻抗边界
处理高导电率介质，有损耗
材料 Copper Aluminum
S. S. Iron
阻抗边界需指定
σ, μr, εr, n
μr 1 1 1 4000
σ, [S/m] 5.99×107 3.77×107 1.14×106 1.12×107
简单易用，快速上手
✓ 图形化界面 ✓ 鼠标填空式操作
也可以完全自定义，指定电场和传播常数
集总端口边界（Lumped Port）
PEC
d << λ
PEC
Lumped Port
Lumped ports 适用于电尺寸远小于波长的情况下，这时可能真实的入射电场分布未知，我们用TEM来近似处理
Radiating Cylinder
Scattering Boundary Condition
• 几何光学
– 粒子追踪模块
• 波动光学
– RF模块
COMSOL RF Module • 由麦克斯韦方程组推导得到的电磁波动方程：
0
A t
0
t
( 0 r
A ) t

COMSOL Multiphysics V4.2模块简介

COMSOL Multiphysics V4.2模块简介
中仿科技
【期刊名称】《《CAD/CAM与制造业信息化》》
【年(卷),期】2011(000)008
【摘要】一、声学模块 1．声一压电耦合新增的多物理场接口，将声学一压电耦合，可进行频域和时域研究，并能够结合压力声学、固体力学、静电学和压电装置接口功能，如图1所示。

2．声一壳耦合声一壳耦合，可用来模拟振动薄弹性结构及其感应声压场。

耦合是双向的，并且可用于3D频域和时域的研究。

声学一壳相互作用可以与声学模块的压力声学和壳接口、结构力学模块等相互结合，如图2所示。

【总页数】5页(P36-40)
【作者】中仿科技
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于COMSOL Multiphysics数学模块的冻土水热耦合分析 [J], 张明礼;郭宗云;韩晓斌;王斌;魏浩田;高樯
2.延续工程师使用习惯的COMSOL Multiphysics v4.1——COMSOL中国区用户年会暨新版本发布 [J], 侯琳
SOL Multiphysics V
4.3发行版模块介绍 [J], 安琳
SOL Multiphysics V4.2前瞻 [J], 中仿科技
5.基于COMSOL Multiphysical的蓄水运营期堤防工程安全稳定性研究 [J], 林俊屹
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Comsol中RF源的设定

高频电磁场计算（RF Module）的波源设定高频电磁场计算，波源设定是一类常见问题。

在光学领域，电磁波源类型很多，各种激光器（连续的脉冲的，直接出射的，波导输出的，Gaussian/Bessel/Flat-top/Lorentz等等），荧光分子在外加激光照射下发光；微波领域中的天线，矩形波导出射波源之类。

当计算一束已知的高斯光束照射到散射体上的电磁场分布时，光束既可以用背景场定义在计算域内，也可以定义在边界上。

分子荧光，天线等可以简化为点辐射的情况，可通过点源定义。

此外，可通过边电流定义边界辐射源。

电场还是磁场？由于电场与磁场之间满足法拉第定律，定义电场时磁场便确定下来，所以这里我们只考虑电场的定义。

表达式自定义？无论定义哪一种源，都无外乎把源的模值，或是矢量的各个分量写成表达式或函数，这一点与其他物理量一致。

定义方法请参考附件中的“1_COMSOL_Multiphysics函数定义用户指南”。

是否要加时间项？电磁场求解研究类型分为频域和时域，两者的波源设定不同。

频域计算时，默认所有矢量场值，包括电场、磁场、电流都以相同频率随时间简谐变化。

因此，场值均是以空间为变量，不包含时间部分，而在时域计算时，光源定义需要给出时间部分的表达式。

以一个单频边界电场源为例，频域中定义出E(x,y)，时域定义是E(x,y)*exp(i*omega*t)，其中omega是简谐变化的角频率。

以下分电场的空间和时间部分分别讨论：1.空间部分a.点源：点偶极子（Electric point dipole）/简化磁流源（Magnetic current），下图中画出了两种点源附近的电场矢量方向图，可从分布判断选择哪一种定义。

b.边界源：边界电流、电场、磁流易于理解，此处略。

面源定义的常见情况，一种是已知场在边界上的分布；另一种是场分布满足特定的波导模式，而波导模式是需要计算得到的。

对于已知光束，若是满足已知的解析表达式，比如基模高斯光束（/wiki/Gaussian_beam）。