多物理場的案例
在求解多物理場模型時，你應該選擇全耦合還是分步求解？ 附多物理場耦合模型及數值模擬導論下載
下載地址：多物理場耦合模型及數值模擬導論
一期一會 | 什么是多物理場？
寫在前面
仿真、模擬、有限元分析、多物理場……這些術語是不是早已成為每位仿真人的“日常”？大家是否知曉其背后的技術原理和演進趨勢，正深刻地改變著世界？Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專題，邀您一起探索仿真世界。本專題將以“一期一會”的形式，攜手各領域專家，圍繞Ansys全產品線的技術優勢，帶您深入解析流體、結構、電子設計及電磁仿真、光學、光子學、半導體、自動駕駛、汽車、聲學、航空航天、材料等多個關鍵領域，讓復雜的專業知識觸手可及。
在現實生活中，物理現象不會單獨發生，比如，流體力、結構力、熱和電磁力會不斷相互作用。在這些物理域相互作用的地方，會出現傳熱、變形和質量傳遞等現象。
多物理場方法，就是通過計算機仿真來分析物理力之間的復雜相互作用。通過將單獨的物理場求解器整合到統一的計算框架中，多物理場工作流程可幫助工程師根據物理場在現實世界中的情況，一次性對整個系統的行為進行準確建模。
多物理場模型彌補了單物理場分析的不足之處。
使用多物理場工作流程進行分析的部分應用示例
多物理場示例
當多個物理場相互作用時（如流體和結構，或者結構與電磁），它們被稱為“耦合”。我們周圍時刻發生著這類現象，比如從輕觸手機屏幕到駕駛汽車走過崎嶇的道路，都涉及多個物理場的相互作用。
展開 有限元的未來是多物理場
系統級的數值模擬將會越來越多，材料庫的出現將會加速此進程。
實現真正的多物理場耦合計算。在同一個計算平臺下，實現真正的、實時的多物理場耦合分析，區別于不同計算算法、不同軟件數據互換造成極大的計算資源浪費。多物理場問題將不受算法或軟件的限制，對任意的物理場進行組合從而計算任意的多物理場問題。比如，在電阻應變片上當電流改變時會產生熱量，熱量導致電阻率的改變，從而影響了電流的改變。此時，研究人員需要考慮熱量改變而引起的應變問題，則在原有多物理場系統的基礎上加入結構力學的因素。
基于網絡的分布式并行、大規模計算，以及CAD/CAE的集成化、網絡化、智能化。
—來源：蒙茂洲
文章來源：CAE交流之家
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展開 comsol電磁場與多物理場耦合專題線上培訓班
COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真專題線上培訓班.pdf
COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真專題線上培訓班
前沿資訊
COMSOLMultiphysics可以求解多場問題，完全開放的架構，任意獨立函數控制的求解參數，專業的計算模型庫，全面的第三方CAD導入功能，強大的網格剖分能力，大規模計算能力，豐富的后處理功能，專業的在線幫助文檔，多國語言操作界面，因此被應用于各個相關科研和產品研發領域
一、培訓背景
由于很多初學者對于comsol電磁場及多物理場耦合仿真建模上手慢，更多的是無從下手，再加上學習視頻資料稀缺，以及各大交流解疑平臺咨詢的問題遲遲無人協助解疑，想通過仿真來完成自己的科研項目或者論文更是困難重重，應廣大comsol使用者要求，本單位特此舉辦 “COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真”專題線上培訓班
二、培訓目標
通過本次培訓讓學員建立一種基本的數值模擬的思維，了解數值模擬的本質原理；不僅能熟練掌握COMSOL軟件操作運用和操作細節以及在仿真中常遇到的操作問題，還能夠通過所學進行類似工程問題的應用研究，達到更深入的科研理論研究
三、培訓對象
全國各大高校，科研院所，公司等從事物理場建模仿真的老師同學
適合參加培訓學員對象：
（1）剛接觸comsol還未安裝軟件 （2） 用了一段時間但是基礎較差
（3.）
展開 
2021年comsolACDC電磁場與多物理場耦合專題線上培訓班
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一、培訓背景
由于很多初學者對于comsol電磁場及多物理場耦合仿真建模上手慢，更多的是無從下手，再加上學習視頻資料稀缺，以及各大交流解疑平臺咨詢的問題遲遲無人協助解疑，想通過仿真來完成自己的科研項目或者論文更是困難重重，應廣大comsol使用者要求，本單位特此舉辦 “COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真”專題線上培訓班
二、培訓目標
通過本次培訓讓學員建立一種基本的數值模擬的思維，了解數值模擬的本質原理；不僅能熟練掌握COMSOL軟件操作運用和操作細節以及在仿真中常遇到的操作問題，還能夠通過所學進行類似工程問題的應用研究，達到更深入的科研理論研究
三、培訓對象
全國各大高校，科研院所，公司等從事物理場建模仿真的老師同學
適合參加培訓學員對象：
（1）剛接觸comsol還未安裝軟件 （2） 用了一段時間但是基礎較差
（3.）
展開 轉貼：有限元的未來是多物理場耦合
有限元的未來是多物理場耦合
David Kan, Ph.D. COMSOL Inc.
Burlington, Mass.
Robert Repas 編輯
隨著計算機技術的迅速發展，在工程領域中，有限元分析（FEA）越來越多地用于仿真模擬，來求解真實的工程問題。這些年來，越來越多的工程師、應用數學家和物理學家已經證明這種采用求解偏微分方程（PDE）的方法可以求解許多物理現象，這些偏微分方程可以用來描述流動、電磁場以及結構力學等等。有限元方法用來將這些眾所周知的數學方程轉化為近似的數字式圖象。
早期的有限元主要關注于某個專業領域，比如應力或疲勞，但是，一般來說，物理現象都不是單獨存在的。例如，只要運動就會產生熱，而熱反過來又影響一些材料屬性，如電導率、化學反應速率、流體的粘性等等。這種物理系統的耦合就是我們所說的多物理場，分析起來比我們單獨去分析一個物理場要復雜得多。很明顯，我們現在需要一個多物理場分析工具。
在上個世紀90年代以前，由于計算機資源的缺乏，多物理場模擬僅僅停留在理論階段，有限元建模也局限于對單個物理場的模擬，最常見的也就是對力學、傳熱、流體以及電磁場的模擬。看起來有限元仿真的命運好像也就是對單個物理場的模擬。
現在這種情況已經開始改變。經過數十年的努力，計算科學的發展為我們提供了更靈巧簡潔而又快速的算法，更強勁的硬件配置，使得對多物理場的有限元模擬成為可能。新興的有限元方法為多物理場分析提供了一個新的機遇，滿足了工程師對真實物理系統的求解需要。有限元的未來在于多物理場求解。
千言萬語道不盡，下面只能通過幾個例子來展示多物理場的有限元分析在未來的一些潛在應用。
壓電擴音器（Piezoacoustic transducer）可以將電流轉換為聲學壓力場，或者反過來，將聲場轉換為電流場。
展開 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真專題線上培訓班
基礎的都會想解決自己的模型問題 （4）想系統性培訓學習comsol軟件
四、培訓講師
授課老師閻老師，來自國內知名科研院校，國家重點實驗室成員，有將近十年的comsol仿真經驗，主要擅長電磁、電磁熱、電磁熱流、磁流體、電磁結構、等離子體、激光、聲場等多物理場耦合建模仿真，歡迎廣大學員帶著自己的科研問題一起探討解決
五、 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真課表內容
一、多物理場耦合仿真及COMSOL軟件介紹
1、多物理場仿真的發展簡況。
2、操作界面介紹及操作技巧。
3、多物理場耦合的預定模式與耦合操作。
4、多物理場仿真軟件的關鍵特性
5、COMSOL軟件介紹
二，COMSOL軟件基礎操作
1、幾何建模：
COMSOL自帶幾何文件創建詳解， 幾何建模注意事項和建議，特殊幾何體建模，組合體和裝配體的異同
2、網格剖分：
網格劃分及各項功能詳解，網格剖分注意事項和網格收斂性判定，不同物理場的網格選擇與優化，網格質量判定與估計，自適應網格用法詳解。
3、后處理：
數據集處理以及求解數據的選擇，數據的二次處理繪圖
4、求解器：
直接求解器和迭代求解器的使用，從方程上求解上展示全耦合求解和分離式求解的異同，針對物理場如何選取和優化求解器。
5、參數、變量、函數、探針的作用及其使用方法，參數化掃描和助掃描的作用和使用。
三、低頻電磁場（ACDC）物理場技術詳解
1、麥克斯韋方程組微分形式講解和推導
2、電容、電感、電阻的控制方程和邊界條件設置，提取集總參數得到電容值，電感值。
展開 多物理場耦合技術的研究進展與發展趨勢
在同一個計算平臺下，實現真正的、實時的多物理場耦合分析，區別于不同計算算法、不同軟件數據互換造成極大的計算資源浪費。多物理場問題將不受算法或軟件的限制，對任意的物理場進行組合從而計算任意的多物理場問題。比如，在電阻應變片上當電流改變時會產生熱量，熱量導致電阻率的改變，從而影響了電流的改變。此時，研究人員需要考慮熱量改變而引起的應變問題，則在原有多物理場系統的基礎上加入結構力學的因素。
5、基于網絡的分布式并行、大規模計算，以及CAD／CAE 的集成化、網絡化、智能化
淺談多物理場仿真技術中的單向耦合
張楊
安世亞太北京分公司
隨著計算機性能的發展，大規模仿真和復雜模型的計算效率得到大大提升，因此多物理場耦合技術也越來越多的應用在產品設計的過程之中。對于仿真工程師而言，掌握多物理場仿真的基本方法，已經成為技術發展的一個主旋律。
對于不同的物理場耦合問題，我們通常需要采用不同的數值耦合方式進行仿真。如下圖所示，對于常見的多物理場仿真計算，主要根據耦合的強弱程度分為四個計算場景：單向耦合（順序耦合）、雙向顯式耦合、雙向隱式耦合、完全耦合。
圖 1 多物理場耦合的幾種場景
單向耦合技術的應用場景
對于物理場景中耦合需求并不強烈的問題（比如共軛換熱產生的熱應力，或者小形變問題等），我們都應該采用單向耦合，或者叫順序耦合。這一類耦合技術的特點是仿真計算結果的輸出與加載帶有明顯順序性；同時，單向耦合計算也都默認這一規則：下游的仿真計算結果不會對上游的計算產生任何影響。
展開 Comsol在能源行業仿真中的應用——基于多工況下瓦斯抽采的多物理場耦合
<p> Comsol以其強大的多物理場耦合能力、強大的網格劃分以及高精度仿真結果廣泛應用于能源行業，多工況下瓦斯抽采的多物理場耦合是一個復雜且關鍵的研究領域。</p><p> 在瓦斯抽采過程中，主要涉及到的物理場包括煤體變形場、瓦斯滲流場、溫度場等，這些物理場之間的耦合作用對瓦斯抽采效果有著重要影響。瓦斯抽采過程中涉及多種工況：不同滲透率工況、不同負壓工況以及不同溫度工況。</p><p><strong>研究多工況下瓦斯抽采具有以下重要意義：</strong></p><ul><li class="ql-align-justify">優化瓦斯抽采方案： 通過對多工況下瓦斯抽采多物理場耦合的研究，可以深入了解瓦斯抽采過程中的物理機制和耦合規律，為優化瓦斯抽采方案提供科學依據。</li><li class="ql-align-justify">保障瓦斯抽采安全： 瓦斯抽采過程中存在著煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等安全隱患。 通過多物理場耦合分析，可以預測不同工況下煤體變形和瓦斯滲流的變化趨勢，提前采取有效的防治措施，保障瓦斯抽采的安全進行。</li><li class="ql-align-justify">提高煤炭資源回收率： 瓦斯是煤炭伴生的資源，合理高效地抽采瓦斯不僅可以降低瓦斯災害的風險，還可以將瓦斯作為能源加以利用，提高煤炭資源的回收率。
展開 仿真模型互通及ANSYS多物理場技術分析
并且，正在從 “單物理場/單學科”數字探索，逐步向“多物理場耦合/多學科系統集成”驅動產品研發，甚至“全生命周期仿真”正在驅動行業創新高速發展。
為了順應上述發展方向，企業在產品開發過程中，需要更加關注關鍵技術深度和廣度的研發投入。對于仿真技術而言，過去僅考慮單個物理場，比如結構強度、氣動、磁場強度、電場強度等性能，已經越來越難以滿足市場的現實需求。在實際產品開發過程中，設計師需要綜合各方面因素，尤其是需要考慮多物理場/學科之間的相互影響。以飛機氣動外形設計為例，設計師在優化飛機氣動外形設計的同時，需要兼顧雷擊防護，RCS等電特性，還要保證機體結構外形/材料等參數調整以后，不會影響整機、關鍵部位的結構強度。
ANSYS專注工程化的仿真技術開發近50年，尤其是在多物理場耦合/多學科系統集成仿真領域已耕耘近20年。支持ANSYS自研“單一求解器架構”、“多求解器耦合架構”多物理場耦合技術；更可以通過相關接口，集成第三方語言、工具、標準，最終實現復雜系統高魯棒性多學科系統集成仿真，有效支撐企業新產品的創新開發需求，支撐企業數字化轉型。
以飛機電動剎車系統多學科系統實際工程仿真為例。整個系統由控制、電力電子、電做動、機械傳動、電動剎車盤、輪轂、輪胎等部件組成，上述模型在系統仿真集成前，需要進行有效的創建與驗證。同時上述模型在創建過程中，除了考慮基本性能意外，還需要考慮不同物理場之間的相互交互影響，比如地面濕滑程度，飛機飛行高度/速度，不同溫度等因素。在ANSYS環境下，用戶可以通過多種途徑分別構建上述部件、分系統的高保真模型，如電路、框圖、狀態機、物理場模型集成、第三方廠商元件庫、第三方軟件系統仿真等。
展開 
Comsol多物理場仿真軟件在滑坡數值模擬中的運用
而Comsol作為一款多物理場仿真軟件，其“多孔彈性”接口很好的做到了達西定律與固體力學的耦合，對于評估流體導致巖土體的變形有很大的優勢。基于此，文中以某實際滑坡案例為基礎，利用Comsol多物理場數值模擬軟件對滑坡進行了流-固耦合計算，獲取了滑坡的變形破壞機理及特征。
關鍵詞：Comsol多物理場仿真軟件;流-固耦合;滑坡;
引言
Comsol多物理場仿真軟件，涉及電氣、結構、聲學、流體、傳熱等各個學科領域，對流-固耦合計算有天然的優勢。對于針對滑坡問題中流-固耦合計算他有專門的計算接口“多孔彈性”接口，該接口主要對達西定律與固體力學進行了耦合。多孔塌陷模型主要描述了多孔介質中流體與基體變形之間的相互作用，基體中流體的變化將產生流體壓力或同等水頭。因此在模擬水對巖土體作用時，其所采用的本構方程具有極大的優勢。
西南某滑坡處于淺層變質巖區域，該區域年降雨充沛，基巖裂隙十分發育。因此，地下水較為發育，滑坡區內可見多出下降泉。研究區內主要分布巖性較為單一，為粉砂質泥巖，是地下水主要賦存介質。經實地調查，該滑受地下水影響明顯，因此有必要進行流-固耦合計算。基于此，文中選用Comsol多物理場仿真軟件對該滑坡進行了流固耦合計算，分析了地下水對滑坡的作用特征與機理[1]。
一、軟件介紹
COMSOL Multiphysics是一款通用的多物理場耦合仿真軟件，內部提供完全耦合的多物理場和單物理場建模功能、仿真數據管理，可用于工程、制造和科學研究的絕大多數領域。涉及電磁、結構&聲學、流體&傳熱、化工等四個大專項，下含結構力學模塊、巖體力學模塊、多孔介質流模塊、地下水流模塊、管道流模塊、波動光學模塊、射線光學模塊、等離子體模塊、半導體模塊等36個模。內置耦合物理場外，還可自定義物理場方程以進行多物理場耦合分析[2,3]。
展開 “COMSOL軟件+多物理場耦合仿真”培訓第十期：網格/流動傳熱/光電/力學/電磁場分析/經典案例
各企事業單位、高等院校及科研院所：
COMSOL是一款大型的高級數值仿真軟件，廣泛應用于各個領域的科學研究以及工程計算，在多物理場耦合分析方面有其獨到的優勢，因此被應用于各個相關科研和產品研發領域，在我國擁有非常廣闊的前景。多物理場耦合仿真分析是近年來應用比較廣泛的有限元仿真分析方法，大大的縮短了產品研發周期，提高科研效率。為進一步推動高等院校、科研院所及企事業單位在COMSOL多物理耦合研究工作的開展，中科軟研（北京）科學技術中心（http://www.fzby.org.cn/）特邀一線專家共同舉辦COMSOL通用多物理場耦合仿真核心技術應用與案例實戰在線培訓班。本次培訓課程從幾何創建、交互式網格剖分技術、模型設定、后處理、多物理場模擬等方面進行了介紹，并結合實際案例進行了詳細的講解和具體的操作指導。由中科軟研（北京）科學技術中心主辦、北京富卓佰揚科技有限公司承辦。具體事宜如下：
1 培訓目標
1、能夠利用COMSOL軟件進行具體項目和科研工作的開展；
2、對配套的專業多物理場仿真理論有較深的理解，并掌握軟件的使用。
3、通過原理解析、大量實例操作強化應用，提升學員解決實際工程問題的能力。
4、建立學員微信群，學完后可以繼續在群里與主講老師、同學交流問題，鞏固學習內容。
注：參加線上培訓，以后本人可以免費參加相同線上及線下課程，不限次數、學會為止！
2 培訓優勢
1、報名繳費后提前獲取電子講義及模型，可提前預習；全程錄制視頻，支持回放；
2、培訓老師理論和工程經驗豐富，我們會結合學員實際需求備課并補充相關內容；
3、培訓結束后，培訓老師留給學員手機和Email，提供技術支持，充分保證培訓后出效果。
3 培訓專家
中國科學院、清華大學、四川大學等科研機構的高級專家。
展開 使用 COMSOL 實現多物理場拓撲優化的優勢
使用 COMSOL Desktop? 重現拓撲優化問題
這篇博客深入探討了使用 COMSOL API 和 LiveLink? for MATLAB? 進行多物理場拓撲優化，并概述了其他相關的主題，包括有限元和設計靈敏度分析以及后處理。COMSOL API 和 LiveLink ? for MATLAB? 使初學者能夠使用最少的編程實現高級拓撲優化。由于設計變量場的離散化和靈敏度分析方法不限于特定問題，因此本博客中涵蓋的通用框架，能夠解決其他類型的拓撲優化問題，而無需大量修改。此外，引入的框架提供了與高級語言相同的開發自由，這并不限制我們研究需要訪問優化參數以及數值計算中的一些矩陣和向量的新拓撲優化技術和方法。它還提供了一種有效的方法來解決和修復優化過程中可能出現的問題。
注意：要獲得使用 LiveLink ? for MATLAB? 進行優化的詳細描述和代碼，請查看參考文獻 1。
此外，COMSOL Multiphysics 提供了對用戶友好的優化模塊插件，使我們能夠通過其多物理場和用戶定義的偏微分方程求解器來求解拓撲優化問題。使用 COMSOL Desktop ? 進行拓撲優化，我們可以僅使用內置功能重現相同的多物理場拓撲優化問題(見圖 6)。該模型使用固體力學(用于優化域)的混合公式選項和壓力聲學 (用于純聲學域)，并結合了優化模塊中的最新優化方法和過濾方案。
圖 6. 僅使用內置 COMSOL Desktop? 功能重現相同的多物理場拓撲優化問題。
參考文獻
J. Kook and J.H.
展開 ANSYS多物理場仿真解決方案憑借其多晶片集成高級封裝技術獲得了Samsung Foundry認證
ANSYS和三星支持AI、5G、汽車、高性能計算和網絡應用的全新3D-IC參考流程
2019年10月17日，匹茲堡訊– ANSYS（NASDAQ:ANSS）多物理場仿真解決方案憑借其最新的多晶片集成TM (MDI)高級2.5D/3D集成電路 (2.5D/3D-IC)封裝技術獲得了Samsung Foundry認證。 在為人工智能（AI）、5G、汽車、網絡和高性能計算（HPC）等應用設計2.5/3D-IC時，該認證使雙方客戶能夠在更小的尺寸內提高性能并降低功耗。
由三星MDI支持的系統級封裝設計非常復雜，多個晶片以2.5D/3D封裝配置集成在一個interposer上。MDI流能與單個畫布中的分析、實施和物理驗證相結合，并獨具早期系統級路徑發現和復雜的多物理場簽核功能。這些設計廣泛應用于AI、5G、汽車、高速網絡和高性能計算應用，以實現極高的系統帶寬、低延遲和高性能。MDI簽核的ANSYS多物理場仿真解決方案能提供完整的2.5D/3D-IC方法，用于對芯片、封裝和電路板以及系統設計進行寬頻譜范圍內的功率、信號以及熱完整性與可靠性分析，以提高工程效率、實現仿真精度并加速獲得結果。
ANSYS? Icepak?與ANSYS? RedHawk?系列產品的電源、信號和熱完整性及可靠性分析解決方案均獲得了Samsung Foundry的認證，該認證允許通過硅通孔、微凸點、高帶寬存儲器、高速接口和不同晶片對硅interposer進行詳細建模，這對于準確仿真功率、信號和熱完整性效應來說至關重要。
三星電子公司Foundry設計技術團隊副總裁Jung Yun Choi說：“Samsung Foundry和ANSYS高級MDI封裝參考流程使我們雙方的共同客戶能夠通過準確分析芯片、封裝和電路板之間的復雜互連來滿足更高的功率、性能和面積要求，并降低成本，縮短周轉時間。
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