通用 博客文章
在 COMSOL Multiphysics® 中使用几何零件和零件库
使用自己创建的或者从 COMSOL Multiphysics® 软件及其附加产品提供的任何零件库中添加的几何零件，可以大大简化仿真过程中复杂几何结构的构建。本篇博客，我们将向您介绍如何添加和使用几何零件，以及创建用户定义的零件库。 几何零件和零件实例 COMSOL中有许多称之为 几何体素 的 CAD 工具，用于创建几何零件，这些几何体素是一些基本的几何形状，例如块、圆锥、圆柱、球体、棱锥和圆环等三维几何。您可以将这些几何体素组合起来形成更复杂的几何结构用于仿真。 几何零件 提供了一种重现和参数化这类复杂几何图形的方法。当这些图形被添加为 COMSOL Multiphysics® 几何后，可以简化几何创建，提供方便使用的、具有多个参数的零件，用于定制零件的形状或尺寸。 几何零件示例：多体动力学模块零件库中的斜齿轮零件。 被添加为几何零件（直接在模型中创建或从零件库中获取）后，这些图像将成为可用的几何中的 零件实例，看起来就像任何其他几何特征一样，成为仿真中定义完整几何的几何序列的一部分。在几何实例的 设置 窗口中，通过指定 输入参数 的值来定义零件实例的形状、尺寸和位置，这些参数用于定义几何零件以及实例零件的位置和方向(相对于全局坐标系或用户定义的工作平面)。 在模型开发器的 全局定义 下创建几何零件时，可以访问用于定义模型组件几何形状的几何序列中提供的同一个 CAD 特征：所有几何体素；带有相关拉伸、旋转和扫描的工作平面；以及其他几何工具。对于更高级的零件，还可以添加 If、Else If、Else 和 End If 节点来使用编程，例如，使用一些参数来控制零件的某些方面。此外，您还可以添加 参数检查 节点来发现错误，例如用户输入的参数值超出了实际零件的范围。还可以定义几何零件的 1D、2D 和 3D 几何结构。 对于参数化，您可以直接在主要 零件 节点的 设置窗口 中为几何零件添加输入参数。当零件用户将其添加为零件实例时，这些输入参数就可以供零件用户使用。此外，您还可以添加一个 局部参数 子节点来定义在组件中局部使用的其他参数，这些参数不需要用户指定。 使用零件库中的几何零件 COMSOL 零件库中提供的几何零件 COMSOL Multiphysics® 软件及其一些附加产品（模块）中均带有零件库，其中包含许多在每个模块的应用领域中常见并且有用的几何零件： COMSOL Multiphysics® 软件： 带壁的直管和弯管（环形） AC/DC 模块： 多匝线圈 单导体线圈 磁芯 传热模块： 各种各样的散热器 微流体模块： 各种微流体通道 搅拌器模块： 各种类型的叶轮 轴 釜 多体动力学模块： 外齿轮和内齿轮 齿条 射线光学模块： 各种类型的透镜 反射镜 棱镜 分束器 反光镜 RF 模块： 各种类型的连接器 表面贴装器件 波导 […]
数字孪生模型和基于模型的电池设计
通过将高保真多物理场模型与轻量级模型以及实测数据相结合，工程师可以创建数字孪生模型，进而去理解、预测、优化并控制现实界系统。
数字孪生：不仅仅只是一种炒作
关于“数字孪生”一词，从单纯的炒作到革命性的概念，人们的理解多种多样。我们以喷气发动机为例来解释数字孪生的概念以及如何将其融入仿真。
动脉自膨胀式支架的建模与仿真
人工支架是治疗冠心病的一种常用方法。人工支架可以增加流向心脏的血液流动，但也会带来并发症，因为患者心脏周围的动脉具有不规则的解剖结构。自膨胀式支架是人工支架的一种，它能够贴合血管，并随着血管的变化而变化。
模拟球形止回阀中的流-固耦合作用
在球型止回阀中模拟FSI，找出流量、流体压力和流体速度。COMSOL®软件包含一个预定义的多物理耦合，这使得它很简单。
通过 2 种网格自适应方法实现更高效的计算
网格自适应的目标是通过修改网格实现更高效地求解。通常，我们希望使用尽可能少的网格单元获得精确的解，在不太重要的区域使用较粗的网格，在感兴趣的区域使用较精细的网格。有时，我们甚至可能会考虑各向异性单元。从 5.4 版本开始， COMSOL Multiphysics® 软件包含了一些增强方法以调整网格。这篇博客，让我们来看看如何使用这些方法。 确定所需网格单元的大小 要对网格进行自适应操作，必须知道所需的网格单元大小。然而，找到合适的网格大小并不容易，事实上这需要进行大量的研究。对于稳态和特征值问题，我们可以使用COMSOL Multiphysics 中的 自适应和误差估计 功能基于内置的误差估计自动调整网格。 COMSOL 软件中的网格自适应方法并不局限于使用内置的误差估计，它还具有更高地灵活性。可以先在粗网格上求解一个较简单的问题，然后基于此解通过求解一个表达式来控制较难问题的单元大小。另外，还可以使用导入的插值函数或任何自定义表达式来控制单元大小。 本文不讨论这方面内容，而是假设已经隐式或显式地知道所需的单元大小是 x，y 和 z（三维空间）的函数。也就是说，网格单元的边长由该边中点坐标的函数表达式确定。当然，一般情况下不可能完全满足此要求，即使是一个三角形单元也需要满足三角形不等式。但是，请记住：大小表达式代表空间中每个点所需的单元边长。 根据大小表达式调整网格的 2 种方法 COMSOL Multiphysics 的 网格节点下有 2 种不同的方法可以构建适应大小表达式的网格。 第一种方法，我们可以在网格划分序列中使用大小表达式 属性来改变生成网格的大小。如果使用研究中的网格自适应功能，则相当于选择了 重新生成网格 选项，其中的自由网格生成器（自由三角形网格，自由四边形网格和自由四面体网格）会考虑网格大小。另一方面，例如 映射 、扫掠 和某种程度上的 边界层）会忽略大小表达式属性（根据定义，结构化网格不能遵循大小可变的字段）。简单来说，就是如果我们构建的是结构化网格，可能无法使用此方法。 另一种方法是使用 自适应 操作。此操作通过单元细化和粗化来修改现有网格。我们可以在具有任何单元类型的网格上以及在导入的网格上使用 自适应 操作。这是一种更强大的方法，并且可能更好地遵循指定的大小表达式。但是，结果通常不如从头开始生成的网格平滑。 下面，我们将详细讨论这 2 种方法，并看看二者产生的结果有何不同。 使用大小表达式属性 如前所述，使用大小表达式属性方法通常能获得高质量的网格。但是，如果这种方法产生的单元质量较差（在大小过渡较快时会出现这种情况），则可能无法达到所需的单元大小。有关网格质量的讨论，请阅读博客：如何检查 COMSOL Multiphysics® 中的网格质量。由于每次调整都是从头开始构建网格，因此对于复杂的几何结构而言，此过程可能非常耗时。 使用 大小表达式 属性对一个圆形几何的三角形网格应用大小表达式，得到高质量的网格单元和大小过渡平滑的网格。 如果已知大小表达式（例如，一个全局插值函数），在背景栅格上进行计算通常很方便（上图中的基于栅格计算）。需要确保栅格分辨率足够高，才能捕获大小表达式描述的所有特征。 当大小表达式取决于已知的空间变化量（例如材料），可以使用 初始表达式 计算选项。这样，就可以使用模型中的任何表达式。软件将在求解前计算表达式（与可用于研究步骤的 获取以下步骤的初始值 命令对比）。我们还可以指定某个研究步，因为一些表达式的值取决于研究。 最后，还可以基于现有解计算。内置的 误差 估计使用的是 误差指示器 表达式类型 ，但也可以使用任意的大小表达式，这取决于现有的解决方案。例如，有时可能想在应力较大的地方细化网格。 使用自适应操作 另一种方法是基于现有的网格进行修改来匹配所需的单元大小。这就是 自适应 操作的作用。它适用于所有单元类型，也可作用于导入的网格。它的许多选项和输入字段与 大小表达式 属性相同。 该操作有三种适应方法：最长边细化，常规细化 和 通用修改。前两种细化方法是基于单元边的二等分法操作。由于这些单元边太长，所有现有网格的顶点被保留，因此这些方法无法被粗化。 自 5.4 版本开始，COMSOL Multiphysics 软件内置了 通用修改 方法。顾名思义，就是以非常通用的方式修改网格： 单元可以被细化 […]
主题演讲视频：通过仿真加强 STEM 教育
教师如何提高学生在科学、技术、工程和数学（STEM）本科课程中的学习效果？为了找到答案，美国哈特福德大学教授 Ivana Milanovic 将基于问题的学习（PBL）和基于探究的学习（IBL）相结合，开发了一种基于仿真的方法。
通过密度方法进行拓扑优化
工程师在设计飞机和空间应用中的轻量化结构部件时有很大的自由度，因此使用能够开发自由度的方法很有意义。拓扑优化是在早期设计阶段普遍使用的方法。拓扑优化方法通常需要进行正则化和特殊的插值函数才能获得有意义的设计，这对于新手和有经验的仿真用户而言都比较困难。