COMSOL三維模擬的案例
基于comsol軟件的三維單模光纖模擬
首先先建立三維光纖結(jié)構(gòu)模型：如下所示，現(xiàn)在xy工作平面制作三個(gè)同心圓心，然后再Z平面通過延展拉伸的方式并在最后構(gòu)建成聯(lián)合體構(gòu)建而成。
隨后配置各個(gè)區(qū)域的材料參數(shù)及特性，在這里就不詳細(xì)論述了，可從材料庫(kù)中自動(dòng)鏈接，值得一提的是要在空氣層外部設(shè)置一層PML(完美匹配層)隨后在研究領(lǐng)域中選擇電磁波頻域，在這里我們定義如下：（理想電導(dǎo)體、初始條件、以及在入射和出射分別設(shè)置兩個(gè)端口作為光源入射端和出射端，并且設(shè)置好相應(yīng)的邊界和光源入射條件），進(jìn)一步地進(jìn)行網(wǎng)格化分。效果如下所示（分別用用戶自定義大小網(wǎng)格和四面體自由網(wǎng)格組成）
在研究部分中配置如下（兩個(gè)端口則需要配置兩個(gè)邊界模式分析條件，并根據(jù)入射光纖有效模式折射率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)所需要檢測(cè)的頻率用以模擬監(jiān)測(cè)）：
結(jié)果后處理：
在結(jié)果分析中，我們?cè)O(shè)定好三維截圖面（本例中選擇XZ面）進(jìn)行多切割視角（本例切割為3）隨后選擇表面并錄入電磁場(chǎng)電場(chǎng)模的表達(dá)式以構(gòu)建圖，如需進(jìn)行立體呈現(xiàn)的話，則在多切割表面菜單下勾選變形即可實(shí)現(xiàn)立體的呈現(xiàn)視覺效果。
另外地如果我們對(duì)光纖的橫截面中用以為三維截線繪制，并且在結(jié)果部分中選擇一維繪圖組，即可得到橫截面處光纖模式光場(chǎng)的電場(chǎng)幅度值。如下圖所示（在本案例中選擇的是計(jì)算出來的光纖基模，因此其關(guān)于徑向呈高斯函數(shù)分布）
最后,有相關(guān)需求歡迎通過公眾號(hào)聯(lián)系我們.
公眾號(hào):320科技工作室
展開 COMSOL三維梯度多孔結(jié)構(gòu)滲流模擬
三維梯度多孔結(jié)構(gòu)（FGM）是一種孔隙率、孔徑等參數(shù)在三維空間內(nèi)呈梯度分布的多孔材料。梯度孔隙結(jié)構(gòu)的研究可優(yōu)化傳熱傳質(zhì)效率，調(diào)控流動(dòng)路徑，提升能源存儲(chǔ)與材料性能，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵理論支持。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維球體梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行滲流仿真模擬。
梯度多孔介質(zhì)FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD內(nèi)建立完成后導(dǎo)出為sat格式文件。通過插件可靈活控制孔隙率、梯度、孔徑分布及最小間距約束，生成符合實(shí)際工程需求的梯度孔隙結(jié)構(gòu)。
將建立的三維梯度孔隙模型導(dǎo)入到COMSOL軟件，在COMSOL內(nèi)定義流體屬性物理域后，需明確流體物性參數(shù)（如動(dòng)力黏度、密度），為后續(xù)仿真提供基礎(chǔ)條件。
對(duì)模型添加滲流研究，設(shè)置邊界條件并劃分網(wǎng)格。網(wǎng)格劃分需兼顧計(jì)算效率與精度，并確保流動(dòng)細(xì)節(jié)的捕捉能力。
提交計(jì)算查看流體在梯度多孔介質(zhì)中的壓力及流速模擬結(jié)果。
展開 COMSOL三維泰森多邊形3D多晶體Voronoi軸心受壓模擬
多晶體模型采用三維Voronoi算法生成，試件尺寸為150×150×300mm棱柱模型，對(duì)晶格指定五種不同材料，實(shí)現(xiàn)晶格間的差異性。
對(duì)試件進(jìn)行力學(xué)模擬，下側(cè)為固定邊界，限制z方向的位移，上表面通過給定位移的方式實(shí)現(xiàn)軸壓模擬。
不同晶格的楊氏模量如下圖所示。
計(jì)算所得的應(yīng)力及位移云圖。
COMSOL晶體建模可采用CAD Voronoi 3D插件進(jìn)行，插件下載鏈接：
https://www.yqgqt.org.cn/post/1915603
基于COMSOL軟件的三維封裝電遷移Cu互連線的多物理場(chǎng)模擬仿真 ￥2000
本案例提出一種新的電遷移仿真建模方法，通過COMSOL多物理場(chǎng)軟件建立了經(jīng)典三維Cu互連線結(jié)構(gòu)。通過有限元仿真得到三維互連線的溫度、電流密度和應(yīng)力分布，獲得了更優(yōu)的數(shù)據(jù)仿真結(jié)果。仿真模型如圖1所示。仿真結(jié)果如圖2所示。
圖1 幾何模型
Cu互連線中等溫面分布
Cu互連線的電流密度分布圖
Cu互連線應(yīng)力分布圖
Cu互連線中電遷移導(dǎo)致的原子擴(kuò)散通量散度分布
Cu互連線熱遷移原子擴(kuò)散通量散度分布
圖2 數(shù)值仿真結(jié)果
結(jié)果顯示，金屬互連線中電流在直角內(nèi)側(cè)有嚴(yán)重的淤積現(xiàn)象，電遷移在互連線轉(zhuǎn)折處最為劇烈;高溫區(qū)域位于直角內(nèi)外側(cè)之間，熱遷移的程度隨著溫度的升高而升高;高應(yīng)力區(qū)域主要是互連線的外邊緣處，但是應(yīng)力遷移在總體電遷移中占比較小，幾乎可以忽略。另外，Cu互連線的抗電遷移性能總體優(yōu)于Ag互連線，是優(yōu)異的高密度集成電路導(dǎo)體材料。
感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作
展開 
COMSOL隨機(jī)多面體骨料 三維凸多面體骨料 無規(guī)則孔隙 三維混凝土細(xì)觀 三維骨料模型
混凝土模型
三維混凝土細(xì)觀模型的建立是進(jìn)行混凝土性能模擬的有效方法，而在comsol建模過程中隨機(jī)凸多面體骨料的生成是幾何模型的難點(diǎn)。這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實(shí)現(xiàn)不同集配的混凝土模型。
建模教程
首先采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的三維混凝土細(xì)觀模型。
將該模型分圖層導(dǎo)出為.iges格式文件，這里分圖層導(dǎo)出是為了可以分部件導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)，更方便材料賦值等操作。
本模型共導(dǎo)出四個(gè)iges文件，分別是帶有多面體孔洞的基體材料以及三種不同粒徑的多面體。
然后將iges文件分別導(dǎo)入到comsol內(nèi)，這里建議每導(dǎo)入一部分后緊接著進(jìn)行材料賦值操作，材料賦值完成并將該部分隱藏，然后再導(dǎo)入另一部分，否則可能會(huì)出現(xiàn)材料賦值難以選取的問題。
最后進(jìn)行網(wǎng)格劃分、邊界條件、模擬計(jì)算等操作即可。
這里再放一張賦值不同材料后的模型：
插件下載
CAD隨機(jī)多面體3D插件
模型樣圖
隨機(jī)多面體骨料_AbyssFish.rar
展開 COMSOL三維多孔結(jié)構(gòu)骨架力學(xué)分析基于Voronoi泰森多邊形三維幾何
幾何生成
采用CAD Voronoi3D插件在AutoCAD內(nèi)直接生成三維Voronoi，其計(jì)算參數(shù)如下：
模型生成后刪除晶格部件，并對(duì)晶粒進(jìn)行一步平滑處理：
新建外部圓柱體部件，并與晶粒進(jìn)行差集操作，形成多孔骨架支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)可查看各部分的體積（MASS命令），方便進(jìn)行孔隙率的計(jì)算。這里的晶粒也可用作卵石形狀集料的堆積模型。
導(dǎo)入COMSOL
在CAD內(nèi)將Voronoi骨架模型導(dǎo)出為.iges格式，并導(dǎo)入到COMSOL有限元軟件內(nèi)。
模型賦值簡(jiǎn)單的均質(zhì)材料，并通過指定位移的方式進(jìn)行最基本的單軸受壓計(jì)算，應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如圖。
CAD Voronoi3D下載
建模采用了CAD Voronoi3D插件，可用于生成更為復(fù)雜的幾何模型。
插件下載鏈接：
CAD Voronoi3D
展開 COMSOL創(chuàng)建三維地質(zhì)模型 ￥800
三維地質(zhì)建模是進(jìn)行仿真模擬的基礎(chǔ)，有助于建立反映地下地質(zhì)構(gòu)造的模型，目前廣泛應(yīng)用于石油、礦產(chǎn)、城市地質(zhì)、巖土工程等領(lǐng)域。 COMSOL Multiphysics 作為集前處理器、求解器和后處理器于一體的多物理場(chǎng)耦合數(shù)值仿真軟件，擁有豐富的幾何建模工具。本案例基于井位插值數(shù)據(jù)，用COMSOL軟件創(chuàng)建了三維地質(zhì)模型，相關(guān)結(jié)果展示如下：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
三維Comsol電磁攪拌模型 ￥60
電磁攪拌說明：此模型為E型電磁攪拌結(jié)構(gòu)，采用三相異步電機(jī)接法，使用三個(gè)物理場(chǎng)耦合計(jì)算
COMSOL三維Voronoi晶體結(jié)構(gòu)模型
本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立任意形狀的三維Voronoi晶體結(jié)構(gòu)實(shí)體模型。
三維模型需要在AutoCAD內(nèi)建立，并通過CAD三維模型Voronoi劃分插件進(jìn)行晶格劃分。
將劃分好的晶體結(jié)構(gòu)導(dǎo)出為iges格式文件，并將其導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，建立裝配體。
對(duì)模型中的Voronoi晶粒設(shè)置不同的材料屬性。
可劃分網(wǎng)格，并進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)有限元仿真分析。
COMSOL多層圓片隨機(jī)堆積三維模型
構(gòu)建多層圓片隨機(jī)堆積三維模型可用于材料、化工、土木、生物醫(yī)學(xué)等多領(lǐng)域的研究，如復(fù)合材料設(shè)計(jì)、催化劑載體、顆粒物堆積研究等。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維圓片堆積模型。
三維圓片堆積模型可采用CAD纖維密堆積3D插件建立，參數(shù)設(shè)置如圖所示，在AutoCAD內(nèi)建立圓柱體薄片的堆積模型。
模型需導(dǎo)出為sat格式文件后，再導(dǎo)入COMSOL內(nèi)，即可完成三維圓形薄片的堆積有限元模型。
對(duì)模型批量設(shè)置材料。
或?qū)δＰ头峙螌?dǎo)入后分別賦值不同材料類型。
可對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，完成后續(xù)的模擬分析。
展開 基于COMSOL with MATLAB的三維蜂窩網(wǎng)格結(jié)構(gòu) ￥30
研究目的：利用comsol with MATLAB仿真超彈性材料三維蜂窩網(wǎng)格結(jié)構(gòu)承壓后的穩(wěn)態(tài)效果
模型介紹：利用固體力學(xué)和陣列來實(shí)現(xiàn)該仿真。
comsol三維電磁攪拌，熱-電磁-流體耦合 ￥100
<p>此<a href="https://www.yqgqt.org.cn/service/PlanarTransformer" rel="noopener noreferrer" target="_blank">電磁</a>攪拌模型為clem式電磁攪拌裝置，實(shí)現(xiàn)固體<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/2756" rel="noopener noreferrer" target="_blank">流體</a>傳熱，<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/2756" rel="noopener noreferrer" target="_blank">流體</a>流動(dòng)和電磁場(chǎng)全耦合，下圖為<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/2756" rel="noopener noreferrer" target="_blank">流體</a>攪拌效果的切面圖。</p><p><img src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAhIAAAIyCAYAAACekSOJAAAgAElEQVR4Aeydd5yU1b3//ZlN7oApsyhqkqv7zC5qcq8UU+7NTeLOzFYQFtAkSsdo7L3QhK30oiYK2BLTLTF2pUixUAUFEVTELiqK3dgwN/f72/eZ8x3OPDuzjWXZ8vzxvM7znOf0c57n+znfdvb74p8iwdU2xqC8okr0CuakbcxJMA/BPARroOE1MGPmXcLF/8s/Xuni/GmC54bHuC2P0X5tuXGdpW0BeGjfH1FnWadBP4N1mm4NKIjIBCTIE/zjOvbaCYDEPuTIBB9Xx/640v10g7hgzjvSGnBBxHHHXViHG
展開 COMSOL三維實(shí)體井水熱兩場(chǎng)耦合 ￥999
使用實(shí)體單元模擬對(duì)井循環(huán)，并附有后處理
COMSOL進(jìn)階課程：換熱器三維仿真
COMSOL進(jìn)階課程：換熱器三維仿真 COMSOL Masterclass: 3D simulation of a heat exchanger 發(fā)布年份：2026 課程時(shí)長(zhǎng)：1小時(shí) 文件大小：579.6MB 語言：英文 課程內(nèi)容 本課程從零開始搭建管殼式換熱器完整三維仿真模型，
comsol三維多孔結(jié)構(gòu) 泡沫材料 孔隙介質(zhì)模型
孔隙結(jié)構(gòu)
在comsol內(nèi)生成球體或立方體結(jié)構(gòu)的多孔材料結(jié)構(gòu)：
comsol泡沫結(jié)構(gòu)，泡沫球體顆粒占比80%：
建模方法
采用陣列式隨機(jī)分布，生成符合規(guī)定比例的隨機(jī)孔洞。模型采用CAD隨機(jī)孔隙3D插件生成，然后將多孔結(jié)構(gòu)3D模型導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)。
插件鏈接
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1890691
