COMSOL二維建模的案例
COMSOL二維梯度Voronoi晶粒建模
COMSOL中梯度Voronoi晶粒結(jié)構(gòu)建模，可精準(zhǔn)研究非均勻晶粒對(duì)力學(xué)、熱傳導(dǎo)及失效的多物理場影響，為高性能梯度材料設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，助力航空航天與電子領(lǐng)域應(yīng)用，推動(dòng)微觀-宏觀性能關(guān)聯(lián)研究。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立大小尺寸梯度分布的晶粒結(jié)構(gòu)模型。
首先通過AutoCAD軟件繪制矩形模型外邊框線，模型外邊框應(yīng)當(dāng)在“0”圖層上繪制，并且應(yīng)采用一條多段線分段繪制，分段的原則為每段尺寸對(duì)應(yīng)相應(yīng)位置的晶粒尺寸數(shù)據(jù)。
采用CAD二維圖形Voronoi劃分插件進(jìn)行梯度晶粒的生成，晶粒直徑參數(shù)設(shè)置為模型中最大的晶粒尺寸，晶界厚度根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，晶粒類型選取梯度適應(yīng)，邊界模式開啟自動(dòng)尺寸。
將建立好的梯度Voronoi模型導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，需注意晶粒及晶界應(yīng)分兩次導(dǎo)入，導(dǎo)入后建立聯(lián)合體。
分別設(shè)置晶粒及晶界的材料屬性，并完成網(wǎng)格劃分，后續(xù)可根據(jù)研究的需要完成仿真模擬分析。
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展開 COMSOL微觀多孔介質(zhì)二維滲流模擬基于四參數(shù)隨機(jī)生長建模
這里生成尺寸為寬度為2.0，高度為0.5的多孔介質(zhì)模型，并將其導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，多孔介質(zhì)的孔隙率為70%(白色)。COMSOL模型構(gòu)建方法可以參考：COMSOL建立孔隙尺度多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)模型教程
多孔介質(zhì)中的孔隙為單聯(lián)通域，無無效幾何，如果指定的孔隙率過小，軟件生成的孔隙可能非單聯(lián)通，需要將非聯(lián)通的的幾何進(jìn)行手動(dòng)刪除處理。
物理場采用流體流動(dòng)中的層流，左側(cè)為流體入口，右側(cè)為出口，以下為流速及壓力計(jì)算結(jié)果。
模型樣圖
建模采用的AbyssFish四參數(shù)隨機(jī)生長2D軟件可在下面鏈接下載：
https://www.yqgqt.org.cn/post/1899410
展開 COMSOL生成二維隨機(jī)裂隙教程 ￥49.9
COMSOL生成二維隨機(jī)裂隙教程，包教包會(huì)。可用于模擬地?zé)衢_采等論文（非本人所做，僅收取資料查找費(fèi)）
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COMSOL建立Voronoi泰森多邊形二維模型
本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立二維Voronoi晶粒及晶界模型。
泰森多邊形模型通過CAD Voronoi V2.1插件建立，設(shè)置模型參數(shù)后運(yùn)行插件即可在AutoCAD內(nèi)自動(dòng)完成Voronoi的建模。
為了展示兩種不同形態(tài)的晶粒結(jié)構(gòu)，在CAD內(nèi)將圖紙進(jìn)行預(yù)處理，并刪除與建模無關(guān)的圖層內(nèi)容。
將CAD中的Voronoi圖紙導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，形成晶粒模型。
在COMSOL內(nèi)通過矩形體素建立幾何，并與導(dǎo)入的晶粒結(jié)構(gòu)進(jìn)行差集布爾操作，形成晶界幾何模型。
再次導(dǎo)入CAD圖紙建立晶粒并與晶界形成聯(lián)合體。COMSOL可對(duì)Voronoi的不同部分分別設(shè)置不同種類的材料。
對(duì)Voronoi模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分后，即可根據(jù)研究的需要進(jìn)行后續(xù)的仿真模擬計(jì)算。
如通過COMSOL進(jìn)行Voronoi晶體材料的穿晶斷裂及沿晶斷裂模擬。
COMSOL晶體斷裂
https://www.yqgqt.org.cn/post/1910930
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COMSOL二維軸對(duì)稱圓柱傳熱 ￥100
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在 COMSOL 中模擬二維帶電粒子束
本文僅對(duì)理想的二維帶狀電子束進(jìn)行了討論。當(dāng)擴(kuò)展到三維時(shí)，我們需要考慮兩個(gè)正交橫向上的發(fā)射度。真實(shí)的束流在軸向上也有一定的速度分布，因此會(huì)產(chǎn)生縱向發(fā)射度。
在下一篇文章中，我們將首次對(duì)三維粒子束中的相空間分布進(jìn)行研究，并學(xué)習(xí)如何從相空間分布取樣，以便對(duì)目前為止我們觀察到的相空間橢圓進(jìn)行重現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
Humphries, Stanley. Charged Particle Beams. Courier Corporation, 2013.
Davidson, Ronald C., and Hong Qin. Physics of intense charged particle beams in high energy accelerators. Imperial college press, 2001.
來源：COMSOL
展開 COMSOL模擬二維裂隙流壓裂水平井 ￥50
提供裂縫性油藏離散裂縫網(wǎng)絡(luò)模型COMSOL數(shù)值模擬案例，通過案例可以掌握基于離散裂縫網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)裂縫井產(chǎn)能等相關(guān)模型的建立。具體案例和視頻講解附后。
COMSOL建立多邊形骨料ITZ二維混凝土細(xì)觀模型
本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立包含骨料、砂漿、ITZ在內(nèi)的多組分混凝土細(xì)觀有限元二維模型。
混凝土細(xì)觀模型中的粗骨料及界面過渡區(qū)ITZ幾何圖形通過CAD隨機(jī)多邊形插件2D專業(yè)版建模生成。在AutoCAD中建立混凝土細(xì)觀模型草圖后，將已分圖層繪制的各組分內(nèi)容分別另存為dxf格式文件，以備導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)。
將保存的混凝土各組分圖形分別導(dǎo)入到COMSOL，并通過布爾運(yùn)算建立多邊形骨料、ITZ、水泥砂漿基體混凝土細(xì)觀模型。具體操作步驟可參考下圖左側(cè)模型開發(fā)器中組件下的幾何模塊。
對(duì)混凝土細(xì)觀模型中的各組分分別設(shè)置材料屬性。
添加研究并劃分網(wǎng)格。
后續(xù)可根據(jù)研究的需要完成混凝土細(xì)觀有限元模型的仿真模擬。
展開 基于comsol進(jìn)行等離子體缺陷的二維微結(jié)構(gòu)電磁調(diào)制仿真
但受限于光子晶體器件調(diào)制功能較為單一、調(diào)制靈活性較低這一問題，本文通過在現(xiàn)有光子晶體中設(shè)置等離子體二維點(diǎn)缺陷，利用禁帶缺陷態(tài)效應(yīng)，顯著提高了電磁調(diào)制器件的調(diào)制效率和靈活性，對(duì)于高效電磁調(diào)制器件的開發(fā)設(shè)計(jì)與有限元仿真具有一定借鑒意義。
本文主要從點(diǎn)缺陷和設(shè)置及電磁調(diào)制響應(yīng)Comsol仿真仿真展開，基于禁帶缺陷態(tài)調(diào)制理論，本文選擇三角形晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，選用氧化鋁為纖維棒作為微結(jié)構(gòu)介質(zhì)材料進(jìn)行二維建模，氧化鋁纖維折射率為3.08，直徑為6mm，周圍環(huán)境為空氣，折射率為1。為設(shè)置二維點(diǎn)缺陷，在中間設(shè)置基于SiO2前提的等離子體缺陷，等離子體折射率為0.97，建模如圖1所示。
圖1（a）無點(diǎn)缺陷光子晶體結(jié)構(gòu)建模；（b）設(shè)置等離子體二維點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)建模
基于上述模型建立，對(duì)于此二維結(jié)構(gòu)仿真，波源采用端口激勵(lì)，波沿Y軸傳播TE模式，電場沿著Z軸振動(dòng)。為了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確，對(duì)于此模型中的TM波，沿X軸的兩個(gè)邊界處設(shè)為完美磁導(dǎo)體，可以用來模擬Ｘ軸方向上無限多層。
通過物理場控制網(wǎng)格劃分后，對(duì)于原始二維光子晶體結(jié)構(gòu)在6 GHz~16.2 GHz下進(jìn)行電磁仿真，仿真結(jié)果如圖2所示。仿真結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)在8~10 GHz和15.2~16 GHz下展現(xiàn)出兩個(gè)近零透過率的禁帶頻段，實(shí)現(xiàn)了較好的電磁調(diào)制。并由禁帶頻率9 GHz下電場分布解析可知，禁帶頻段下，特定波長電磁波無法透過該光子晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而展現(xiàn)出極低透射率。
圖2 原始狀態(tài)下二維光子晶體全頻段透射率仿真及禁帶頻率下電場分布圖
為進(jìn)一步探究光子晶體禁帶效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)制，通過Comsol軟件對(duì)特定頻段下電場分布狀態(tài)進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖3所示。在高透過率頻率下，電場實(shí)現(xiàn)從發(fā)射端到吸收端的穿透分布，展現(xiàn)透過率“開”狀態(tài)。
展開 009 – COMSOL含Kerr材料的二維光子晶體波導(dǎo)（僅模型文件） ￥40
009 - COMSOL含Kerr材料的二維光子晶體波導(dǎo)（僅包含模型文件，40元）
基本介紹：
主要內(nèi)容：根據(jù)發(fā)表在Journal of Modern Optics上的文獻(xiàn)《A novel proposal for all-optical compact and fast XOR/XNOR gate based on photonic crystal 作者：Golnaz Tavakoli等》，用COMSOL重復(fù)其中的圖2；
計(jì)算所需的內(nèi)存：8 GB；
基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.3 (5.3.0.223)；
涉及的內(nèi)容：組件耦合-最大最小值、組件耦合-積分、自定義變量、非線性材料（Kerr材料）、完美匹配層、散射邊界條件、參數(shù)化掃描 等；
繪制了：電場模、電場z分量、光強(qiáng)分布、折射率分布；
注意：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，不附帶答疑指導(dǎo)。
包含的文件截圖：
詳細(xì)描述：
如上圖所示，基本結(jié)構(gòu)是三角晶格二維光子晶體波導(dǎo)。在兩個(gè)平行波導(dǎo)之間制造一個(gè)“><”形狀的耦合區(qū)域，耦合區(qū)域內(nèi)部的介質(zhì)柱替換為一種 Kerr 非線性材料。
Kerr 非線性材料的折射率與所處位置的光強(qiáng)有關(guān)，可表示為：
其中
光從 A 端口入射，由于 Kerr 非線性材料的折射率與光強(qiáng)有關(guān)，所以光經(jīng)過“><”形耦合區(qū)域后，入射光強(qiáng)較大時(shí)光主要從 B 端口輸出，而入射光強(qiáng)較小時(shí)光主要從 D 端口輸出。
計(jì)算的內(nèi)容和結(jié)果：
1、當(dāng)入射光強(qiáng)較小時(shí)，電場z分量分布。左：論文中的結(jié)果；右：本案例的結(jié)果
2、當(dāng)入射光強(qiáng)較大時(shí)，電場z分量分布。左：論文中的結(jié)果；右：本案例的結(jié)果
再次提醒：本案例僅包含模型文件，沒有講解視頻，也不附帶答疑指導(dǎo)。
展開 【CAE案例】基于二維水動(dòng)力仿真的大陸架建模
為了對(duì)該氣旋進(jìn)行反演，IMDC的工程師使用來自GFS（全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)）的空間分辨率為0.5度，時(shí)間分辨率為3h的氣壓與風(fēng)速數(shù)據(jù)，并線性插值到網(wǎng)格上，使用二維水動(dòng)力仿真進(jìn)行了從2013年12月1日至2013年12月31日為期一個(gè)月的計(jì)算。
下圖展示了模型在Oostende和de Wandelaar兩個(gè)測點(diǎn)計(jì)算得到的水位結(jié)果與來自myOcean.eu的實(shí)測數(shù)據(jù)的對(duì)比。
圖4 Xaver氣旋期間Oostende（上圖）和de Wandelaar（下圖）模型計(jì)算的水位與實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)比（藍(lán)色為模型計(jì)算結(jié)果，橙色為站點(diǎn)實(shí)測水位）
從上圖可以看出，二維水動(dòng)力仿真模型的計(jì)算結(jié)果是可靠的：模型很好地預(yù)測了12月5日的水位峰值，模擬結(jié)果與實(shí)際觀測水位僅相差0.1米；且在整個(gè)建模周期內(nèi)，計(jì)算水位的平均偏差誤差為0.02m，均方根誤差為0.37m。
06 研究結(jié)論
IMDC的工程師為了預(yù)測比利時(shí)海岸的水位和流速，建立了包含西大西洋、愛爾蘭海、波羅的海和北海的大陸架模型。通過模型計(jì)算結(jié)果與TOPEX數(shù)據(jù)的對(duì)比，對(duì)潮汐數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證：在北海和西大西洋的結(jié)果基本一致。
此外，工程師對(duì)2013年12月的熱帶氣旋Xaver進(jìn)行了反演分析，發(fā)現(xiàn)模型對(duì)比利時(shí)海岸帶的水位峰值預(yù)測非常準(zhǔn)確，且在氣旋期間，水位的偏差和均方根誤差僅分別為0.02米和0.27米。
展開 
二維建模，模態(tài)分析
二維建模，模態(tài)分析
EI Centro 波 二維建模
EI Centro 波 二維建模
COMSOL導(dǎo)入圖片建模教程
<h1>研究背景</h1><p>COMSOL Multiphysics作為多物理場仿真領(lǐng)域的高端軟件，可允許用戶通過建立數(shù)學(xué)模型來模擬和預(yù)測現(xiàn)實(shí)世界中的各種物理現(xiàn)象。將圖片導(dǎo)入COMSOL軟件進(jìn)行建模，根植于現(xiàn)代科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)對(duì)高效、準(zhǔn)確模擬技術(shù)日益增長的需求，它允許用戶基于圖像數(shù)據(jù)快速創(chuàng)建復(fù)雜幾何模型，進(jìn)而進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、流體動(dòng)力學(xué)模擬、熱傳導(dǎo)研究等。利用照片或CT掃描圖像來重建有限元模型，不僅提升了研究與設(shè)計(jì)的精度和效率，也為解決實(shí)際問題提供了更為靈活和強(qiáng)大的手段。</p><div contenteditable="false" width="100%">
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展開 COMSOL二維雙井流固熱耦合模型（應(yīng)力有一點(diǎn)問題） ￥299
模擬單井注水后地層的溫度變化
