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如何基于高程数据创建几何并模拟不规则形状
本文是系列博客：如何在 COMSOL Multiphysics® 软件中模拟不规则形状的第二部分。今天我们重点介绍如何基于文本、图像或数字高程模型（DEM）文件等以各种格式存储的高程数据，创建不规则形状的表面。这种方法最适合高度（或高程）是 x 和 y 坐标函数的数据。
主题演讲视频：COMSOL Server™ 助力产品开发
阅读材料科学领域的工程师谈论仿真 App 和COMSOL Server™ 应用如何助力加速与优化企业的产品开发进程。
如何模拟水气球中的流-固耦合作用
它们不仅仅用于在后院玩游戏：水气球也是非线性弹性材料中流固耦合的一个例子。 了解如何对这种效果进行建模…
先进天线设计助力空间互联网的开发
如鸟儿展翅，如飞机翱翔，未来的数据共享方式是如此的快捷、自由。环绕地球运行的卫星有可能彻底地改变人类收集与共享信息的方式。相比于有线或无线数据网络，以卫星系统为基础的空间互联网（Internet of Space，简称 IoS）技术能够向全球各地，甚至是最偏远的地区提供网络接入服务。
使用 COMSOL Multiphysics® 分析电动离子漏斗
四极滤质器和离子迁移谱仪用于检测爆炸物、研究复杂的生物分子等。 离子漏斗是这些设备的重要组成部分。
如果在一个仿真中使用两种不同的单位制，会发生什么情况？
1 个项目使用 2 个不同的单元系统导致了历史灾难。幸运的是，通过使用 COMSOL® 软件，您可以在仿真中使用不同的单元系统，而不会出现问题。
如何使用 COMSOL Multiphysics® 为光学各向异性介质建模
1669 年一个晴朗的夜晚，Erasmus Bartholinus 教授正在把玩一块放在长凳上的冰岛方解石晶体。他突然发现，当方解石覆盖长凳上的文字时，这些文字看起来像一个双重图像。他观察到的这个光学现象称为双折射，是由一束光从晶体中射出时分裂成两个平行光束引起的。我们将在本篇博客中演示这种效应的建模方法。 了解各向异性材料 Erasmus Bartholinus 观察到的穿过晶体的直射光束称为寻常光线，另一种在穿过晶体时发生弯曲的光束，是一种非常光线。从检测有害气体到光子集成电路光束分裂的应用中都广泛存在着各向异性材料，例如上述方解石和长凳实验中的晶体。 穿过各向异性晶体的寻常光线和非常光线。 在物理环境中，当非偏振电磁波束通过各向异性电介质材料传播时，将使得电介质发生极化，产生称为电偶极子 的电荷分布。这种现象导致各向异性电介质材料内出现感应场，其中两种波的折射率不同（寻常波和非常波）。 寻常波在垂直于主平面的方向发生偏振，非常波在平行于主平面的方向发生偏振，其中光轴和晶体中的两个传播方向位于主平面。由于这种特性，波以不同的速度和轨迹传播。 在硅波导中引入各向异性 在之前的一篇博客文章中，我们讨论了由于与 CMOS 制造技术的兼容性，硅及其衍生物二氧化硅如何在光子集成芯片中广泛使用。具有各向同性特性的硅材料用于开发光子集成芯片的原型。然而，由于具有分裂光束和基于偏振的光学效应等光学特性，各向异性材料逐渐显露头角。 在制造波导时的退火过程中，硅光子学中的各向异性偶有显现。由于应力光学效应，纤芯与包层之间的热膨胀差异会导致几何结构失配，从而导致模式分裂和脉冲展宽等效应。各向异性也可以通过改变二氧化硅的孔隙率而有意引入，这样，研究人员能够使用包括二氧化硅（n~1.44）和空气（n~1）在内的一系列有效折射率，从而能够实现非常灵敏的光学传感器应用。 光学传播模式 为了对各向异性介质进行定性分析，研究人员研究了光能如何在平面波导内传播（也称为传播模式）。在平面波导中，我们使用 E^{x}{p,q}和 E^{y}{p,q}（参考文献 2）定义模式，其中 x 和 y 表示偏振方向，p 和 q 表示 x 和 y 坐标中的最大值。 想象一下：你走在一幅 E^{x}{2,1}“风景画”上（如下图所示），“风”（偏振）沿 ±x 方向吹过。从 -x 到 +x 方向行进时，你会遇到两个不同的峰。当你从 -y 方向朝 +y 方向移动时，可以同时观察到两个峰值。 平面波导的模式分析。顶行，从左到右：E^{x}{1,1} 和 E^{y}{1,1}。中间行，从左到右：E^{x}{1,2} 和 E^{y}{1,2}。底行，从左到右： E^{x}{2,1} 和 E^{y}{2,1}。箭头图表示电场; 云图和表面图表示面外功率流（红色表示高幅值，蓝色表示低幅值）。 在 COMSOL Multiphysics® 软件中分析各向异性结构 在使用激光源通过波导发射光束之前，了解哪些光学模式可以在波导的特定芯/包层尺寸内持续存在是非常重要的。使用全矢量有限元工具（例如 COMSOL Multiphysics® 软件）进行模式分析，有助于分别定性和定量地分析光学模式和色散曲线。 引入对角各向异性 对任何各向同性材料进行模态分析都需要定义单个复数值，而对于各向异性材料的情况，需要采用全张量相对介电常数方法。介电常数本质上是电场与材料属性的关系。这里，张量 指的是一个 3 x 3 矩阵，它同时具有对角线（\epsilonxx, \epsilonyy, \epsilonzz）和非对角线（\epsilonxy, \epsilonxz, \epsilonyx, \epsilonyz, \epsilonzx, \epsilonzy）项，如下所示。 \epsilon = \begin {bmatrix} \epsilon{xx}&\epsilon _{xy}&\epsilon _{xz}\ \epsilon _{yx}&\epsilon _{yy}&\epsilon _{yz}\ \epsilon _{zx}&\epsilon _{zy}&\epsilon _{zz} \end{bmatrix} 但是，对于所有材料来说，你可以找到一个坐标系，在这个坐标系中，介电常数张量中只有非零对角线元素，而非对角线元素都为零。这个旋转坐标系中的三个坐标轴是材料的主轴，相应地，介电常数张量中对角线元素的三个值被称为材料的主介电常数。 各向异性晶体主要有两种：单轴晶体和双轴晶体。在选择适当坐标系（其中只有介电常数张量的对角线元素是非零的）的情况下，就光学属性而言，单轴晶体 仅考虑对角线项，即 \epsilonxx = \epsilonyy = (no)2, \epsilonzz […]
在电磁加热仿真分析中，我应该对几何进行圆角处理吗？
到底要不要倒圆角？这个问题可能会对多物理场仿真分析人员造成困扰。在构建有限元模型时，尖锐的边可能会导致局部奇点以及使用细化网格的场不收敛。通过添加一个圆角使这些尖锐的边圆滑过渡可以避免产生这种奇点。然而事实证明，在大多数多物理场模型中，这些尖锐的边和由此产生的奇点不一定会对结果产生负面影响。接下来，我们来了解更多详细内容。
诞辰快乐，多普勒！
多普勒效应在地球上(比如汽笛经过你身边时的音调变化)和太空中(比如行星的红移)都可以观察到。了解这种现象的同名人物。
如何创建友好的可视化仿真视图
当我们浏览科学论文时，通常会看到丰富多彩的结果。尽管从美学上来说令人愉悦，但是对于患有色觉缺陷（CVD）的工程师来说，这些结果可能难以解释。您可能会认为以灰度显示结果会有所帮助，但人类无法分辨不同的灰度。那么，最好的选择是什么呢？
如何在 COMSOL Multiphysics® 中模拟湿法化学刻蚀
湿法化学蚀刻是 Rembrandt 最喜欢的自画像创作方法之一。 现在，工程师使用它来生产集成电路、MEMS 设备和压力传感器。
分析测量血液流动的磁流量计
为了了解血管运动如何影响流量计设计的灵敏度，生物医学研究人员使用多物理学仿真进行模拟与分析。阅读这篇文章，了解完整的用户故事。
COMSOL 用户年会 2017 北京站最佳海报奖揭晓
在 COMSOL 用户年会 2017 北京站，70 多位参会嘉宾展示了卓越的创新研究成果。欢迎查看获奖海报和论文。
用粒子追踪模拟单透镜聚焦
你可以使用静电分析和带电粒子追踪来更好地了解单透镜系统并优化其设计。
使用 CFD 仿真分析钻孔桩中的混凝土流动
佛罗里达大学的研究人员使用 CFD 仿真来分析钻孔桩设计中的混凝土流动，用于优化这些深层基础元件。
利用色散曲线分析充液管道
模拟充液管道不仅占用大量计算资源，而且极其耗时，不过您可以利用基于色散曲线的导波传播法来简化这一过程。
你听说过“鸡尾酒会问题”吗？
从鸡尾酒会到公共交通，在许多日常环境中都有相互竞争的声源。如果你想听一个特定的声音，例如在复杂的听觉环境中听到一个朋友的问题，那么必须区分周围的声音，并专注于感兴趣的声音。
如何调用外部材料在模型中实现弹塑性
有时，材料的机械行为并不容易用内置模型来表达。在这种情况下，你可以使用外部材料。本文通过一个弹塑性的示例，来学习如何使用外部材料模型。
鬼怪成真？利用振动声学解释闹鬼现象
诡异的动静经常被解读为超自然现象，事实上，它们只是振动声学、机械共振和声音衰减造成的结果。
预测咖啡在保温瓶中保温多长时间
你是否想过这样一个问题：如果将热咖啡倒入保温瓶中，它能保温多长的时间呢？对于这个问题，可以用两种不同的模拟方法进行研究，但想要得到的结果更精确，在计算上也更加昂贵。本文中，让我们一起来看看如何研究这个问题。 保温瓶材料特性研究 首先，我们先将 90°C 的咖啡倒入保温瓶中，然后考虑模型的材料属性。 涉及到的材料有： 咖啡用水的材料属性来表示 螺丝瓶盖和绝缘环均由尼龙材料制成 该保温瓶由两个不锈钢壁组成，中间有塑料泡沫填充物（真空保温瓶的内部空隙通常充满了抽过真空的空气，但其中也可能包含泡沫） 在 COMSOL Multiphysics® 软件中，除了泡沫填充剂之外的所有材料属性都可以直接从材料库中提取。同样地，你可以手动将特殊的材料属性添加到软件中。对于本例中的泡沫，可以输入以下值： 热导率：0.03 W/(m·K) 密度：60 kg/m3 热容： 200 J/(kg·K) 提示：此处所提到的建模方法都在保温瓶自然对流冷却教程模型中进行了介绍。请参考教程 MPH 文件和随附的文档，以确切了解如何设置和求解该模型。 快速方法：使用预定义的传热系数 对于一个快速且简单的模型，可以使用预定义的传热系数来描述热耗散。这种方法可以帮助我们确定咖啡在保温瓶中随着时间的流逝如何冷却。它不会告诉我们有关保温瓶周围的空气流动行为，不过它会告诉我们随着时间的流逝咖啡的冷却情况。 使用这种方法无需计算流体域中的传热和流速，只需模拟保温瓶外边界上的热通量。导热系数、表面温度和环境温度（25°C；略高于标准室温）的关系式有： q = h(T∞-T) 在许多预定义的情况下，h是已知的，且具有很高的精度。传热模块（COMSOL Multiphysics 的附加模块）包括一个传热系数库，可轻松访问。 使用此方法还有另一个好处就是节省时间，用这种方法无需预测该流体是湍流还是层流，因为许多关联关系在大多数流动状态下都可以获得。只要使用适当的 h 关联关系，使用此方法通常就可以以非常低的计算成本获得较准确的结果。 那第二种方法是什么呢？首先，有一个值得思考的问题：当咖啡冷却后，保温瓶表面的冷却能力如何分布。为此，需要在模型中包含周围的流体流动。 使用方法：计算对流速度场 为了更全面地了解我们珍贵的咖啡中到底发生了什么（说真的，什么时候可以喝它？），我们可以创建一个更详细的模型来描述保温瓶外部的对流气流。 采用第二种方法时，需要将 单相流 接口中的 重力 特征与传热模块或 CFD 模块结合使用，这可以在模型中包括浮力。通常，在遵循此模拟方法之前，您首先需要确定流体是层流还是湍流。我们先从简单的看起，让我们先跳过从 模型案例 中了解到的内容，这种情况下的流体是层流。 详细的模型显示，保温瓶驱动沿其壁面的垂直气流。气流最终在保温瓶上方的热柱中汇合，周围区域的空气被拉向保温瓶，进入垂直气流。（此流动足够弱，以至动压没有明显变化。） 保温瓶盖上形成的涡流会减少该区域的冷却，这是第一种方法无法分辨的。从本质上讲，与具有近似传热系数的简单方法相比，流体模型更适合描述局部冷却能力。 比较（结合）两种方法 咖啡在保温瓶中能保温多长时间呢？许多咖啡爱好者喜欢将温度保持在 50–60°C（大约120–140°F）的温度范围内，因为据说这是“ 咖啡香气发散 ”的时候。这两种方法都表明，在保温瓶中放置 10 个小时后，咖啡的温度将达到约 54°C 左右，这仍是一个保留咖啡香气的范围。当然，如果我们将保温瓶放在比设想的 25°C 低的温度下，则咖啡的冷却速度会更快。 在两种模拟方法下的咖啡温度随时间变化的曲线图。蓝线表示第一种方法，绿线表示第二种方法。 尽管就咖啡温度随时间的变化而言，两种模拟方法都得出了非常相似的结果。然而，当探究保温瓶表面的冷却能力时，情况就不同了: 两种建模方法的传热系数图。蓝线表示第一种方法，绿线表示第二种方法。 为了在长期内获得快速且准确的结果，你可以将这两种方法结合起来。在建立了更详细的模型后，可以通过更简单的方法来求解大规模且与时间有关的模型，从而创建并校准传热系数的函数，以供以后使用。 下一步：自己尝试一下 我们看到用两种不同的方法来模拟保温瓶中的咖啡随时间的对流冷却过程。更详细的方法在计算方面要求更高，因为它结合了传热和流体流动，但它也更准确，因为考虑了局部影响。通过结合使用这两种方法，你可以节省很多时间。 获取教程模型 通过从在线案例库或 COMSOL Multiphysics 软件内部的案例库中下载教程模型来自己尝试一下。如果您对此模型或 COMSOL Multiphysics 软件有任何疑问，请与我们联系。
通过时域反射法分析优化电气设计
通常，工程师使用信号完整性（SI）分析获得有关电信号质量的信息，然后，根据此信息改进设计。在 SI 应用中，时域反射法（TDR）是一种有用的技术，它可以发现信号路径中的不连续性。本文我们将使用仿真对两种不同的设计进行 TDR 分析：一条高速互连线和一组平行的微带线。
使用最小二乘目标进行多参数优化
了解如何使用多参数优化来估计参数，这将根据实验参数的基础数据文件自动调整您的模型。
模仿螳螂虾设计超灵敏成像系统
螳螂虾拥有一套动物王国中最发达的视觉系统。研究人员以螳螂虾为灵感设计了一套医学成像系统，期望以此打造新型的癌症检测工具。
恒星合并（与碰撞）的痕迹：引力波的历史性新发现
假设你只能阅读没有插图的书，突然有一天去看 3D 电影。2017 年引力波的新发现让天文学家看见了一个更加清晰明亮的宇宙。