仿真软件实验-2共61页文档

第三次课：采用Comsol Multiphysics建立多场耦合模型，主要以“T形微混
合器”及“基于电渗流的微通道门进样模型”加强对软件使用的练习，加深对 多场耦合的认识。
第四次课：课题设计：“基于电渗流的微通道门进样的数值模拟”
二、不规则求解域实例
▪ 在很多时候，求解域的形状需要采用布尔运算完成，以完 成较为复杂的求解域。
第三步：确定状态变量及控制方法：一个具体的物理问 题通常可以用一组包含问题状态变量边界条件的微分方程 式表示，为适合有限元求解，通常将微分方程化为等价的 泛函形式。
三一、、网复格习划上分节课的内容——关于有限元分析
第四步：单元推导：对单元构造一个适合的近似解，即推导 有限单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元 试函数，以某种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形 成单元矩阵（结构力学中称刚度阵或柔度阵）。
Parameter Value
Radius 15e-6
Base
Center
x position 0
y position 0
PBaidu Nhomakorabearameter Value
Radius 5e-6
Base
Center
x position 0
y position 0
三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道）
三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 1、规划
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13
8
2 4 37 6
三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模 应用模式
三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模
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三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模
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三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模
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三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道）
2、建模
第五步：总装求解：将单元总装形成离散域的总矩阵方程 （联合方程组），反映对近似求解域的离散域的要求，即单元 函数的连续性要满足一定的连续条件。总装是在相邻单元结点 进行，状态变量及其导数（可能的话）连续性建立在结点处。
第六步：联立方程组求解和结果解释：有限元法最终导致联 立方程组。联立方程组的求解可用直接法、迭代法和随机法。 求解结果是单元结点处状态变量的近似值。对于计算结果的质 量，将通过与设计准则提供的允许值比较来评价并确定是否需 要重复计算。
为何要进行网格划分？
因为求解对象是整场的值，划分网格是要将宏观对象微观化，复杂问题 简单化，连续时空离散化。
网格划分的主要注意事项？
划分方法（自动？手动？整场？分块？） 形状 大小 疏密
四、网格划分（粗分与细分）
粗分
细分
四、网格划分（T网格质量显示）
四、网格划分（关于网格质量）
网格质量的显示，只是表明网格形状的均匀程度， 以及作为单元求解的可行程度，这种可行程度对于 全局求解来说，是必要条件，而非充分条件。
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三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模
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(11e-6*2^0.5-9e-6,-5e-6)
三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模
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(11e-6*2^0.5-9e-6-1e-6*2^0.5,1e-6*2^0.5)
三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模
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三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模
一、复习上节课的内容——本次课内容安排
第一次课：介绍建模与仿真的概念，让同学们对建模与仿真及相关的研究应
用及平台等有一个详细的了解，并初步采用Comsol Multiphysics建立简单的流体 仿真模型。
第二次课：采用Comsol Multiphysics建立具有相对复杂求解域的二维流体模
型。涉及“求解域的建立”、“网格划分”、“求解设置”及“后处理”等步 骤，并实现简单三维模型的建立。
▪ 对于复杂一些的求解域，首先要在规划阶段明确建立方法 及尺寸。
二、不规则求解域实例
二、不规则求解域实例
二、不规则求解域实例
二、不规则求解域实例
采用PID 控 制 器 来 模 拟程序控制系统,并 找 出 最 佳 PID 参 数
三、不规则求解域的建立（T形通道）
三、不规则求解域的建立（T形通道）
三、不规则求解域的建立（T形通道）
三、不规则求解域的建立（T形通道）
在D盘建立comsol_work,文件夹，将T形通道存储 为T.mph，以后备用。
三、不规则求解域的建立（微电渗混合器）
Parameter Width Height Base x position y position
Value 80e-6 10e-6 Center 0 0
▪ plot(ux)
一、复习上节课的内容——关于有限元分析
第一步：问题及求解域定义：根据实际问题近似确定求 解域的物理性质和几何区域。
第二步：求解域离散化：将求解域近似为具有不同有限 大小和形状且彼此相连的有限个单元组成的离散域，习惯 上称为有限元网络划分。显然单元越小（网格越细）则离 散域的近似程度越好，计算结果也越精确，但计算量及误 差都将增大，因此求解域的离散化是有限元法的核心技术 之一。
L: 2e-6*2^0.5 W: 4e-6-2e-6*2^0.5 Corner: (0,0)
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三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模
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(0,4e-6-4e-6*2^0.5/2) (5e-6*2^0.5/2, 4e-6-4e-6*2^0.5- 5e-6*2^0.5/2)
三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模
一、复习上节课的内容——通道流的建模
解析解
数值解
一、复习上节课的内容——程序验证
▪ lx=0.005;
▪ ly=0.001;
解析解
▪ Pin=2;
▪ Pout=0;
▪ rho=1;
▪ nu=1;
▪ gama=nu/rho;
▪ y=-0.0005:0.00001:0.0005;
▪ h=ly;
▪ ux=(Pin-Pout)/(lx)/2/rho/gama*((h/2)^2-y.^2);
布尔运算
三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模
填补
三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道） 2、建模
组合，删除内部边界
三、不规则求解域的建立（分叉毛细管通道）
2、建模 复制对称 结构，组合
在D盘comsol_work,将模型存储 为Bifucation.mph，以后备用。
四、网格划分