
發布
注冊
/
登錄COMSOL計算暫停
關注創建者:王靖雯 創建時間:2023-04-12

COMSOL計算暫停的實例教程
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
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 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 最后計算得到透射譜線和多級散射能量分布。
圖6:多級散射能量積分計算
圖7:透射譜以及多級散射
具體仿真模型和指導歡迎咨詢。
公眾號:320科技工作室

COMSOL計算暫停的相關專題、標簽、搜索
COMSOL計算暫停的最新內容
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
在光學這一充滿魅力的物理研究領域中,光束偏移現象一直是一個引人關注且蘊含豐富物理機制的研究方向。其中,古斯 - 漢森位移(Goos - H?nchen shift)作為光束在界面反射或折射時產生的一種橫向偏移現象,具有重要的理論研究價值和潛在的應用前景。
從經典的電磁理論角度出發,當光在介質界面處發生全反射時,依據菲涅耳公式可以對光的反射和折射行為進行初步的描述。然而,古斯 - 漢森位移揭示了光在這種看似簡單的反射過程中
連續體中的束縛態(BIC)由于其非輻射的特點已被證明是相關的在動量空間中具有拓撲電荷和渦旋極化奇點。對于常規對稱的光子晶體板中,BIC被線極化遠場所包圍,不利于高容量和多功能集成光學應用。動量空間中如何調控其周圍極化偏振是一個有趣的問題。
利用COMSOL來復現一篇國產小子刊,題為“Arbitrarily polarized bound states in the continuum with
COMSOL Multiphysics 支持加速計算。本指南提供了安裝和配置使用此功能所需的軟件的快速設置說明。?
在 COMSOL Multiphysics 中,GPU 加速可以顯著提高使用間斷伽遼金 (dG) 方法的瞬態仿真的性能,例如使用壓力聲學,時域顯式 接口的仿真,以及用于訓練深度神經網絡 (DNN) 代理模型的性能。此功能適用于 Windows 和 Linux作系統,需要兼容的 NVIDIA
在鋰離子電池研究中,利用COMSOL進行多孔顆粒夾雜電流計算模擬多孔顆粒中的電流分布情況,可以深入了解材料內部的電傳輸機制。這對于設計高性能電池、超級電容器等能量存儲設備至關重要。本案例中建立球形多孔結構(或顆粒夾雜)模型,并通過COMSOL研究在包含非導電顆粒夾雜的電解質中電流分布情況。
多孔/顆粒夾雜結構采用CAD球體密堆積3D插件
點擊藍字,關注我們
Comsol基于場路耦合的三相電力變壓器電磁場計算
關鍵詞:電力變壓器;電磁性能;場路耦合;有限元;數值計算
1. 基于有限元法三維場路耦合數學模型
1.1 基礎理論
電磁場理論的基礎是麥克斯韋方程組,它適用于所有宏觀電磁現象的描述,是工程電磁場問題的數學基礎。麥克斯韋方程組一共包含四個方程,如下方程所示,分別描述了安培定律、法拉第電磁感應定律、高斯電通定律和高斯磁通定律
Comsol金屬氧化物避雷器(MOA)電-熱耦合計算
關鍵詞:電磁避雷器;電-熱耦合;有限元;數值計算
1 避雷器電-熱特性研究
1.1 避雷器
避雷器:用于保護電氣設備免受雷擊時高瞬態過電壓危害,并限制續流時間,也常限制續流幅值的一種電器。避雷器有時也稱為過電壓保護器,過電壓限制器。如圖1所示就是避雷器實物圖。
圖1. 避雷器
避雷器連接在線纜和大地之間,通常與被保護設備并聯
點擊藍字,關注我們
Comsol開關柜溫度-濕度-流場耦合計算
關鍵詞:開關柜;熱濕耦合;流固耦合;有限元;數值計算
1. 開關柜溫度-濕度-流場特性研究
1.1 開關柜
開關柜是一種電氣設備,開關柜外線先進入柜內主控開關,然后進入分控開關,各分路按其需要設置。如儀表,自控,電動機磁力開關,各種交流接觸器等,有的還設高壓室與低壓室開關柜,設有高壓母線,如發電廠等,有的還設有為保主要設備的低周減載
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
參考文獻:蓋迪.低滲透煤層氣壓裂損傷模型及數值模擬[D].東北大學,博士學位論文。朱萬成教授團隊。
幾百塊預算就不要來浪費大家時間了。