COMSOL計算電場的案例
基于comsol的復合纖維電場強度
基于comsol的復合纖維電場強度
COMSOL電場力誘導聚合物成型 ￥500
在聚合物微納米結構制造方法中，空間調制電場誘導聚合物流變成形技術由于在材料普適性、結構均勻性等方面的獨特優勢，獲得了學術界的關注。“空間調制電場誘導聚合物流變成形”工藝采用結構化導電模板與涂覆有聚合物薄膜的導電襯底作為對電極，形成誘導模板/空氣/聚合物/導電襯底的多層結構。電極對之間施加電壓后，因模板結構的調制，在空氣-聚合物界面處形成隨空間位置變化的電場。這種“空間調制電場”產生的 Maxwell 應力張量驅動聚合物朝向誘導模板運動，形成具有一定形貌或尺寸的聚合物微納米結構。
數值模擬：針對目前線性穩定分析方法在空間調制電場誘導聚合物流變成形方面的不適用性，本章兼顧微納米尺度效應，建立了基于電流體動力學的兩相流動力學模型，并從力學分析角度出發研究了聚合物在空間調制電場作用下的流動成形機理，探討了成形過程中電場與聚合物流場間的耦合關系，深入理解空間調制電場誘導聚合物流變成形的本質原因。
兩相流動力學模型 ：由于聚合物復形過程中誘導模板與導電襯底的固定性，聚合物誘導流變過程的動態演變可歸結于外加電場作用下聚合物氣液界面的動態追蹤，在此，采用兩相流模型描述氣液界面形貌的演變狀態。在描述空間調制電場誘導聚合物流變行為中，需要解決的關鍵問題為：（1）電場與流場的耦合，即電場如何對流場產生作用力，流場如何影響電場分布；（2）準確的追蹤氣液界面，即如何展現電場誘導聚合物流變成形的動態過程。為實現上述目標，兩相流模型包括以下三個方面：（1）電場，即 Maxwell 方程，描述外加電壓下聚合物與空氣內部的空間調制電場分布；（2）流場，即 Navier-Stokes方程，描述流體（包含空氣與聚合物）的流變狀態；（3）相場，即 Cahn-Hilliard 方程，描述流體狀態屬性以及氣液界面的運動過程。
展開 COMSOL邊界元表面電場強度如何提取？
1m間距的導體，一邊接地，一邊單位電壓1v，邊界元分析兩個導體表面場強。
現在得到的結果邊界與域中的值不一致，空氣域中1和理論解一致，導體表面只有0.5？
如何讓導體表面與空氣域中的結果一致呢？
基于COMSOL的空間調制電場誘導聚合物微納米結構成型
在聚合物微納米結構制造方法中，空間調制電場誘導聚合物流變成形技術由于在材料普適性、結構均勻性等方面的獨特優勢，獲得了學術界的關注。“空間調制電場誘導聚合物流變成形”工藝采用結構化導電模板與涂覆有聚合物薄膜的導電襯底作為對電極，形成誘導模板/空氣/聚合物/導電襯底的多層結構。電極對之間施加電壓后，因模板結構的調制，在空氣-聚合物界面處形成隨空間位置變化的電場。這種“空間調制電場”產生的 Maxwell 應力張量驅動聚合物朝向誘導模板運動，形成具有一定形貌或尺寸的聚合物微納米結構。
數值模擬：針對目前線性穩定分析方法在空間調制電場誘導聚合物流變成形方面的不適用性，本章兼顧微納米尺度效應，建立了基于電流體動力學的兩相流動力學模型，并從力學分析角度出發研究了聚合物在空間調制電場作用下的流動成形機理，探討了成形過程中電場與聚合物流場間的耦合關系，深入理解空間調制電場誘導聚合物流變成形的本質原因。
兩相流動力學模型 ：由于聚合物復形過程中誘導模板與導電襯底的固定性，聚合物誘導流變過程的動態演變可歸結于外加電場作用下聚合物氣液界面的動態追蹤，在此，采用兩相流模型描述氣液界面形貌的演變狀態。在描述空間調制電場誘導聚合物流變行為中，需要解決的關鍵問題為：（1）電場與流場的耦合，即電場如何對流場產生作用力，流場如何影響電場分布；（2）準確的追蹤氣液界面，即如何展現電場誘導聚合物流變成形的動態過程。為實現上述目標，兩相流模型包括以下三個方面：（1）電場，即 Maxwell 方程，描述外加電壓下聚合物與空氣內部的空間調制電場分布；（2）流場，即 Navier-Stokes方程，描述流體（包含空氣與聚合物）的流變狀態；（3）相場，即 Cahn-Hilliard 方程，描述流體狀態屬性以及氣液界面的運動過程。
展開 
基于comsol的泡克耳斯效應電場強度傳感器
但這種效應只存在缺少反演對稱性的晶體中，例如鈮酸鋰（LiNbO3）,鉭酸鋰（LiTaO3），硼酸鋇（BBO），和砷化鎵（GaAs）等，或存在其它非中心對稱的介質，例如在電場極化高分子和玻璃中出現。電場極化高分子中含有特別設計的有機分子，它們具有比高非線性晶體高10倍的非線系數。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202008/02e970c58fc247aeaf9ee117b2b1489f.png"></p><p> 利用該效應，當一束線偏振光通過處于電場中的電光晶體時， 它的兩個相互垂直的分量將具有不同的相速度，導致二者之間有一個相位差。一 定的條件下，這個相位差與電場強度成正比。利用這種效應，通過一些光電轉換 就可測量電壓或電場。這類傳感器件稱為光學電壓互感器，是智能變電站的關鍵設備。
展開 ANSYS Workbench 計算二維軸對稱結構電場的視頻
ANSYS Workbench模塊中對于電場的計算現在只能計算電流傳導場。今天為大家貢獻一個自己制作的二維軸對稱結構的電場計算視頻，為大家提供參考。 模型也比較簡單，初入門的朋友們可以用來學習。希望大家可以提出寶貴的批評意見。(其實本人對于經典模塊較為熟悉，但是由于本人只會APDL不用GUI，導致了無法錄制視頻。所以只能貼一個WB版本的了。)
1 模型：
模型為來自于靜電除塵中裝置中的帶電部分。結構上為內外雙層金屬圓環，內層的環為1000V高電位，外層環為0V地電位。完整的三維模型圖見2樓”三維結構“
由于模型軸對稱，載荷軸對稱，因此可以簡化為二維軸對稱問題的求解。一般三維問題嫩郭建華成二維問題，則瑩盡量簡化。三維計算中由于網格不一定嚴格規整，計算精度也許會降低。
模型是用AutoCAD建立，然后生成面域，輸出為SAT格式的文件。
然后打開workbench，把Electrica模塊拖拽過來，導入之前的sat文件。
在導入workbench中之后進行了簡單的處理。二維軸對稱計算的時候一定要注意，模型對稱軸必須是Y軸，而且模型必須全部在X的正半軸才可以。同時，由于金屬是等電位的，內部沒有電流流過，所以可以不建立實體模型，有外輪廓就可以了。所以最后的二維模型其實就只有空氣了。
見2樓”二維模型“
視頻里我的空氣建立的有些大了，當初隨手畫的。電場計算的時候空氣域一定要建立的足夠大才可以保證電場的精度的，本人一般建立為5-8倍的最大外徑，當然，這個具體的尺寸有興趣的朋友們可以去驗證一下的。
2 材料參數：
添加材料“air”，定義電阻率1e20。
3 網格
圓環的部分，尤其是內層圓環的部分網格要平滑，因為高電位的尖角形狀會造成電場集中。
展開 使用用戶自定義標量（UDS）計算流場中的電場強度 ￥20
UDS案例 msh 文件 cas 文件
概述
UDS：用戶自定義標量
操作
Define-> user define -> Scalar
設置種類
對流項
時間項
擴散系數
源項
案例
二維槽道內電場求解
案例描述
二維槽道內，長L,入口水流v，在槽道兩端加電壓V，入口為Vin，出口為Vout，求解整個槽道內的電壓分布和電場強度
幾何模型和物理模型
UDS 設置
Define-> user define -> Scalar
Number of UDS ：1
沒有對流項和時間項
沒有源項
Define->material
定義擴散系數 為1
入口設置UDS 為 Vin
出口設置UDS 為Vout
求解
展開 【原創經驗貼】利用ANSYS計算二維軸對稱結構電場
一單元類型和材料屬性：
首先要了解自己計算什么樣的場域，靜電場？電流傳導場？暫態場？不同的場域對應不同的單元，選對單元類型很重要。不過電場計算中的plane230真真是一個萬能單元，上面三個場全都可以計算。 材料定義時，要根據不同的場域定義不同的材料屬性，靜電場計算要定義介電常數，電流傳導場計算要定義電阻率，暫態場計算要同時定義以上兩種。
建模：
建模在電場計算中尤為重要，拿到圖紙不要著急建模，看懂圖紙很重要。所謂是磨刀不誤砍柴工，對圖紙真正了解了，知道了該怎么去仿，可以為以后節省很多時間，省的算完一遍發現問題還要再修改。
1：算電場應該知道電場是忌諱尖角的，所以對于圖紙中有可能造成電場集中的部位都應該有倒角，有的時候結構圖紙不一定會標明，但是自己心中應該清楚。
2 ：建模時，相鄰的金屬可以整體建模；對于裝配圖紙中的螺栓連接位置，如果連接的兩側都是金屬，而且螺栓不太大，那么可以直接和相連接的金屬建成整體；
3：模型中有均壓罩時，均壓罩內側的電場會很小，這個部位的結構可以適當簡化，一些小尺寸的結構適當可以忽略。同時，如果分析者根據經驗可以判斷出模型大致電場分布，在等位線較稀疏的部位也可以做簡化；
4： 模型中承受高電位的部件的形狀對于電場分布由較大作用，需要謹慎處理，嚴格避免尖角。
5：電場計算中，金屬為等勢體，因此可以不建模，但是個人呢感覺云圖出來后黑乎乎的一團甚是不好看，因此一般就會建出來。這樣做還有一個好處，就是加載方便。因為如果部件金屬的話，施加高低載荷的時候就要把羅闊邊挨個全選出來，這對于復雜的工程模型是很頭疼的一件事，但是如果建立了金屬，就可以直接選擇面，或者選擇面上衣服的線，面上依附的節點，這樣不管是面加載，線加載還是節點加載都很方便。
6 ：能算二維就不算三維。
展開 利用ANSYS 命令流計算二維軸對稱電場（個人經驗貼）
一單元類型和材料屬性：
首先要了解自己計算什么樣的場域，靜電場？電流傳導場？暫態場？不同的場域對應不同的單元，選對單元類型很重要。不過電場計算中的plane230真真是一個萬能單元，上面三個場全都可以計算。 材料定義時，要根據不同的場域定義不同的材料屬性，靜電場計算要定義介電常數，電流傳導場計算要定義電阻率，暫態場計算要同時定義以上兩種。
建模：
建模在電場計算中尤為重要，拿到圖紙不要著急建模，看懂圖紙很重要。所謂是磨刀不誤砍柴工，對圖紙真正了解了，知道了該怎么去仿，可以為以后節省很多時間，省的算完一遍發現問題還要再修改。
1：算電場應該知道電場是忌諱尖角的，所以對于圖紙中有可能造成電場集中的部位都應該有倒角，有的時候結構圖紙不一定會標明，但是自己心中應該清楚。
2 ：建模時，相鄰的金屬可以整體建模；對于裝配圖紙中的螺栓連接位置，如果連接的兩側都是金屬，而且螺栓不太大，那么可以直接和相連接的金屬建成整體；
3：模型中有均壓罩時，均壓罩內側的電場會很小，這個部位的結構可以適當簡化，一些小尺寸的結構適當可以忽略。同時，如果分析者根據經驗可以判斷出模型大致電場分布，在等位線較稀疏的部位也可以做簡化；
4： 模型中承受高電位的部件的形狀對于電場分布由較大作用，需要謹慎處理，嚴格避免尖角。
5：電場計算中，金屬為等勢體，因此可以不建模，但是個人呢感覺云圖出來后黑乎乎的一團甚是不好看，因此一般就會建出來。這樣做還有一個好處，就是加載方便。因為如果部件金屬的話，施加高低載荷的時候就要把羅闊邊挨個全選出來，這對于復雜的工程模型是很頭疼的一件事，但是如果建立了金屬，就可以直接選擇面，或者選擇面上衣服的線，面上依附的節點，這樣不管是面加載，線加載還是節點加載都很方便。
6 ：能算二維就不算三維。
展開 【ansys電磁實例-基礎】Workbench 計算二維軸對稱結構電場的視頻
原帖子鏈接見http://forums.caenet.cn/showtopic-538877.aspx
什么是光學計算？如何在 COMSOL 中分析光學計算器件
光學計算是替代當前電子計算機的另一種可能形式。在這篇文章中，我們將探討光學計算的概念，并解釋了光學矩陣乘法網絡是如何工作的。我們還討論了如何使用 COMSOL Multiphysics? 軟件及其附加產品——波動光學模塊對光學計算設備進行建模。結合這些產品的使用，展示了在模擬大型光學系統時應用波束包絡法的優勢。
光學計算簡介
摩爾定律
在過去的幾十年里，計算機的能力一直呈指數級增長。這種增長遵循摩爾定律，即集成電路中的晶體管數量每兩年翻一番，而計算機的成本將降低。這使得我們今天享有的大部分現代技術成為可能。例如，主流計算機芯片完全基于晶體管等電子元件，每塊芯片的晶體管數量幾乎每兩年就會翻一番。為了跟上這種增長，并在可控的功率效率下提高計算機芯片的性能，芯片上的電子元件(包括晶體管)的小型化既關鍵又不可避免。盡管工程師們在這方面做了出色的工作，將晶體管從厘米尺度縮小到納米尺度，但重要的是要認識到，最終基本的限制將阻礙這類設備的發展。例如，當一個電子元件的尺寸接近原子水平時，量子效應將導致其功能不穩定。科學和工程界長期以來一直在考慮電子計算機的替代形式。最近引起廣泛關注的一種替代是光學計算——指用光(光子)而不是電流(電子)進行計算。
雖然光學計算是一項新興技術，但光學在信息技術中的應用已經有相當長的一段時間了，特別是利用光進行信息傳輸。損耗極低的光纖可以以光速長距離傳輸信息。光纖網絡設備常用于數據中心甚至普通家庭。然而，在商業化方面，利用光進行計算仍處于起步階段。
光學中的數學計算
眾所周知，某些光學過程對應于數學計算。例如，考慮光的衍射。當光通過衍射介質時，本質上是在進行傅里葉變換積分。然而，光學系統是否可以像我們今天擁有的計算機一樣進行通用數學計算，可能還不是很清楚。目前，光學計算有許多不同的形式。
展開 
comsol計算電磁閥動態響應 ￥150
案例計算了二維圓周軸對稱電磁閥瞬態響應及溫度場變化，使用動網格，磁場，ge模塊實現，其中對于不規則極靴和銜鐵接觸區域的動網格處理是模型的亮點。實現的模型類似于Maxwell中電磁閥動態響應分析。
電磁力和位移變化
線圈電壓與電流關系
在 COMSOL 中計算電感
為了求解由非磁性材料組成的電氣系統的穩態與頻域電感矩陣和交流電阻，COMSOL Multiphysics? 軟件 6.0 版本對 AC/DC 模塊的磁場，僅電流接口的功能進行了擴展。這對于分析印刷電路板和電源總線系統非常有用，因為可以計算總電感和部分電感。然而，我們需要理解部分電感的概念才能正確解釋和使用這個功能。接下來，讓我們來了解更多詳細內容！
定義和計算總電感和部分電感
為了理解總電感和部分電感，我們假設一個正方形線圈模型，如下圖所示。當電流沿著這個閉合回路流動時，周圍空間會產生磁場。我們可以通過求解總電感 和流過線圈的電流 I，由公式 定義和計算總電感 （通常簡稱為“電感”）。這個直徑 1mm 電線的方形環路，邊長為 2cm，總電感為 50.6nH。
位于球形自由空間域內的通過無限元域 截斷的正方形空芯線圈，可以由理論公式計算出總電感。
該模型使用了由 無限元域 截斷的球形域，整體建模方法與 COMSOL 案例庫中的亥姆霍茲線圈案例非常相似，其中同時使用了 磁場，僅電流 接口和磁場 接口進行計算，并證明了這些公式給出的結果相同。
盡管 磁場、僅電流 和 磁場 接口都可以使用，但這兩個公式之間存在許多差異。現在，我們只關注使用 注磁場，僅電流接口需要滿足的三個要求：
不存在導磁材料，例如電感器磁芯。
所有導體采用實體建模。
不僅可以計算總電感，還可以計算部分電感。
很顯然，本示例中的圓線環形線圈模型滿足前兩個要求，因此我們現在只需要關注第三點：部分電感的計算。
雖然總電感的概念需要一個完整的電流環路才能定義，但部分電感的思想是將整個環路細分為多個部分，每個部分都貢獻了各自部分的自感和互感。這些貢獻疊加后產生整個環路的總電感。
展開 COMSOL計算平均曲率
笛卡爾坐標下平均曲率表達式可以簡寫成：
參考： Stanley Osher, Ronald Fedkiw,Level Set Methods and Dynamic Implicit Surfaces,2002,P12
網格的單位法向量 N = (n1,n2,n3)，在COMSOL中分別為 (nx,ny,nz)
因此理論上COMSOL計算曲率方程為 kappa = nxx+nyy+nzz。
但是由于軟件沒有對
nx ny nz進行進一步差分，所以需要引入輔助變量來計算 nxx nyy nzz。
以2D為例：
使用 Weak Form Boundary PDE模塊 選擇需要計算的曲線，定義變量 norm1, norm2.
方程中填入：
定義邊界輔助變量 kappa = norm1Tx+norm2Ty
比如計算一個擴張的圓的曲率，理論曲率 為 1/R：
其曲率變化，使用了自適應網格，數值略有跳躍，但吻合度還是不錯的：
文章源自：天樂樹的博客
展開 基于COMSOL計算微納結構中的多級散射
多級散射是量化分析共振模式的一個常用手段，通過計算不同偶極子散射的能量可以很好地研究微納結構的輻射特性，例如Anapole由于ED和TD模式干涉相消表現為非輻射模式，TD環偶極子通常表現出高Q特性等等。通過復現一篇題為“Symmetric metasurface with dual band polarization-independent high-Q resonances governed by symmetry-protected BIC”的文章來展示準BIC的形成機制。
結構是由全介質構成的四聚體超表面，如下圖所示。當打破結構對稱性后會產生一個高Q的準BIC，反射譜上表現為一個尖銳的Fano共振。我們關注第一個共振模式。
圖1：四聚體超表面
圖2：透射譜以及Fano擬合
第一個共振模式是一個磁偶極子模式，簡稱MD，文中進行了多級散射展開，MD的分量占主導，從場分布中也可以看到一個明顯的磁偶極子模式，如下圖所示。
圖3：文中共振模式1的多級展開和場分布
圖3：周期性邊界條件設置
在COMSOL中選擇波長域進行仿真，材料設為硅，折射率為3.42。上下添加完美匹配層，x和y方向采用周期性邊界條件，如下圖所示。并且在上表面添加入射端口，由于文章是TM波入射，因此，電場沿x方向，端口具體設置如下。
圖4：建模以及邊界條件設置
圖5：入射端口設置
在結構上添加積分算子方便進一步計算不同偶極矩對散射能量具體計算公式可參考呢文中補充材料，不同文獻公式會略有不同，但大同小異，不影響定性分析。
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