COMSOL材料庫
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-11
COMSOL材料庫的實例教程
為有效 H-B/B-H 曲線計算的插值數據可以被導出，進一步用于其他 COMSOL Multiphysics 應用。單擊功能區中的導出數據按鈕來打開導出材料數據 對話框。您可以將數據導出為文本文件，也可以通過在導出選項中選擇相應的選項導出到材料庫。
在文本文件導出選項中，可以選擇任何一種平均方法和曲線類型。這個導出的文本文件在每行中包含一對值。例如，可以將這個文本文件導入到 COMSOL Multiphysics 應用程序的插值函數節點中，并用來定義頻域磁仿真的有效 H-B/B-H 曲線。
導出材料數據對話框，說明了文本文件（左）和材料庫（右）數據導出選項。
您還可以使用導出為組合框中的材料庫導出選項將曲線數據導出作 為 COMSOL Multiphysics 材料庫中的文件（請見上圖右側）。這個導出的材料庫文件中的材料包含基于所選的平均方法（簡單能量或平均能量）的 H-B 曲線、B-H 曲線、有效 H-B 曲線和有效 B-H 曲線。還可以通過選中在零場時包含線性化相對磁導率復選框來包括線性化相對磁導率。導出的材料庫文件可以被添加到材料庫中，如下圖所示。
材料瀏覽器窗口，顯示將導出的材料庫文件添加到材料庫的步驟。
注：現在，您可以使用 COMSOL Multiphysics 材料庫中非線性磁性文件夾下的任何材料進行頻域仿真，方法是首先使用這個實用的仿真App將可用的 H-B/B-H 曲線轉換為有效的 H-B/B-H 曲線。
展開 模擬等離子體波導濾波器
為了展示 COMSOL Multiphysics 在建立 Drude-Lorentz 材料模型方面的能力，我們對具有金屬-絕緣體-金屬(MIM)界面的波導進行了建模。這里，金屬和絕緣體分別被建模為銀和空氣。在這種結構中，絕緣體的寬度沿波導周期性變化(見下圖)。絕緣體的這種特殊排列使波導管像一個等離子體波導濾波器 一樣工作。
這個例子表明，波導阻止了波長在 1.4um 和 1.6um 之間的電磁輻射，但允許其余波長(見下圖)。銀材料可以用 Drude-Lorentz 來近似建模，ε∞= 3.7,ωp= 13.8 rad/s，以及 Γ= 2.736rad/s，而絕緣體使用空氣建模。作為 Drude-Lorentz 材料模型近似的替代方法，由 Johnson 和 Christy 的實驗數據
確定材料的屬性，該材料在材料庫中以 Ag (Johnson) 的形式提供。
請注意，這種等離子體波導濾波器的輸出特性類似于光纖布拉格光柵(FBG) 配置的輸出特性。
等離子體波導濾波器示意圖。藍色和灰色分別是絕緣體和金屬域。虛線描繪了周期性重復的單胞。
使用 Drude-Lorentz 模型和 COMSOL 材料庫中的 Ag (Johnson) 模擬的通過等離子光柵濾光器(具有 10 個晶胞)的透射率和反射率。你可以
從 COMSOL 案例庫中下載這個模型的 MPH 文件
。
光學材料的二階磁化率
有些非線性晶體具有相對較高的二階磁化率 (
)。當一束單色光穿過這種非線性晶體時，輸出頻譜不僅顯示出原始頻率(ω)，也顯示出二階諧波頻率(2ω)。因此，這種現象被稱為二次諧波生成 (SHG)。
展開 文章來源：comsol
模擬表面等離激元的傳播和色散
在本節中，我們將討論如何使用 COMSOL Multiphysics? 軟件的仿真和建模功能來可視化上述推導的物理結果。由于表面等離激元是空間受限的傳播波，我們可以從其他波導建模示例中得到啟發，例如介質平板波導教程模型。為確保我們正確設置了模型，作為有效性檢查，將在銀（金屬）和空氣（電介質）的界面中模擬表面等離激元表面等離激元。銀的介電函數由等離子體頻率值約為 9.6 eV 的 Drude 模型很好地描述。對于此模型，我們可以方便地使用 COMSOL 軟件內置材料庫中的銀材料屬性。在模型的左側和右側邊界上施加一個數值端口。打開激勵的左側端口將啟動表面等離激元，而關閉激勵的右側端口將吸收表面等離激元而不反射。為了獲取兩個端口上的模態場，分別添加了兩個邊界模式分析 研究步驟和一個頻域 研究步驟。
在左右邊界分別施加了兩個端口，用于表面等離激元的激勵和終止。為了獲取端口上的模態場，在 頻域 研究步驟之前添加了兩個邊界模式分析研究步驟。
運行模擬后，我們可以很容易地看到的表面等離激元傳播。從左到右，下面的動畫顯示了 3.54 eV、3.1 eV 和 2.07 eV 光子能量下的表面等離激元。正如預期的那樣，場沿 方向傳播并沿 方向衰減。由于吸收力強，金屬側的衰減更快。值得注意的是，表面等離激元波長（實部 ）和傳播損耗（虛部 ）隨光子能量或頻率而顯著變化。為了捕捉頻率和 之間的定量關系，我們使用可變頻率作為 y 軸和 ewfd.beta_1 作為 x 軸繪制它們（由下面動畫中的圓形標記顯示）。ewfd.beta_1 是一個復數，但在繪制它時，默認只考慮它的實部。在研究表面等離激元時，習慣上將品質因數（通常稱為 Q 因子）定義為實部和虛部 的比率。
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請注意，M-152 合金的結構和其他材料屬性可在 COMSOL
材料庫
中找到。
熱分析和應力分析結果
將包含上述傳熱模型的渦輪靜葉片模型，與結構力學分析相結合來計算
熱應力
。在上文中，我將仿真定義為用正確的細節來表征真實現象，以獲得應用的相關信息。那么我們在這里獲得了哪些信息呢？
熱分析主要考慮流動參數，我們可以對這些參數進行詳細研究。
注：現在，您可以使用 COMSOL Multiphysics 材料庫中非線性磁性文件夾下的任何材料進行頻域仿真，方法是首先使用這個實用的仿真App將可用的 H-B/B-H 曲線轉換為有效的 H-B/B-H 曲線。
使用 Drude-Lorentz 模型和 COMSOL 材料庫中的 Ag (Johnson) 模擬的通過等離子光柵濾光器(具有 10 個晶胞)的透射率和反射率。你可以
從 COMSOL 案例庫中下載這個模型的 MPH 文件
。
光學材料的二階磁化率
有些非線性晶體具有相對較高的二階磁化率 (
)。
對于此模型，我們可以方便地使用 COMSOL 軟件內置材料庫中的銀材料屬性。在模型的左側和右側邊界上施加一個數值端口。打開激勵的左側端口將啟動表面等離激元，而關閉激勵的右側端口將吸收表面等離激元而不反射。為了獲取兩個端口上的模態場，分別添加了兩個邊界模式分析 研究步驟和一個頻域 研究步驟。
在左右邊界分別施加了兩個端口，用于表面等離激元的激勵和終止。
