COMSOL電場教程
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-04-12
COMSOL電場教程的視頻教程
COMSOL Multiphsics初級教程-有限元方法簡介
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COMSOL電場教程的實例教程
基于comsol的復(fù)合纖維電場強度
在聚合物微納米結(jié)構(gòu)制造方法中，空間調(diào)制電場誘導(dǎo)聚合物流變成形技術(shù)由于在材料普適性、結(jié)構(gòu)均勻性等方面的獨特優(yōu)勢，獲得了學(xué)術(shù)界的關(guān)注。“空間調(diào)制電場誘導(dǎo)聚合物流變成形”工藝采用結(jié)構(gòu)化導(dǎo)電模板與涂覆有聚合物薄膜的導(dǎo)電襯底作為對電極，形成誘導(dǎo)模板/空氣/聚合物/導(dǎo)電襯底的多層結(jié)構(gòu)。電極對之間施加電壓后，因模板結(jié)構(gòu)的調(diào)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(diào)制電場”產(chǎn)生的 Maxwell 應(yīng)力張量驅(qū)動聚合物朝向誘導(dǎo)模板運動，形成具有一定形貌或尺寸的聚合物微納米結(jié)構(gòu)。
數(shù)值模擬：針對目前線性穩(wěn)定分析方法在空間調(diào)制電場誘導(dǎo)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(yīng)，建立了基于電流體動力學(xué)的兩相流動力學(xué)模型，并從力學(xué)分析角度出發(fā)研究了聚合物在空間調(diào)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(guān)系，深入理解空間調(diào)制電場誘導(dǎo)聚合物流變成形的本質(zhì)原因。
兩相流動力學(xué)模型 ：由于聚合物復(fù)形過程中誘導(dǎo)模板與導(dǎo)電襯底的固定性，聚合物誘導(dǎo)流變過程的動態(tài)演變可歸結(jié)于外加電場作用下聚合物氣液界面的動態(tài)追蹤，在此，采用兩相流模型描述氣液界面形貌的演變狀態(tài)。在描述空間調(diào)制電場誘導(dǎo)聚合物流變行為中，需要解決的關(guān)鍵問題為：（1）電場與流場的耦合，即電場如何對流場產(chǎn)生作用力，流場如何影響電場分布；（2）準(zhǔn)確的追蹤氣液界面，即如何展現(xiàn)電場誘導(dǎo)聚合物流變成形的動態(tài)過程。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，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(nèi)部的空間調(diào)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(tài)；（3）相場，即 Cahn-Hilliard 方程，描述流體狀態(tài)屬性以及氣液界面的運動過程。
展開 1m間距的導(dǎo)體，一邊接地，一邊單位電壓1v，邊界元分析兩個導(dǎo)體表面場強。
現(xiàn)在得到的結(jié)果邊界與域中的值不一致，空氣域中1和理論解一致，導(dǎo)體表面只有0.5？
如何讓導(dǎo)體表面與空氣域中的結(jié)果一致呢？
在聚合物微納米結(jié)構(gòu)制造方法中，空間調(diào)制電場誘導(dǎo)聚合物流變成形技術(shù)由于在材料普適性、結(jié)構(gòu)均勻性等方面的獨特優(yōu)勢，獲得了學(xué)術(shù)界的關(guān)注。“空間調(diào)制電場誘導(dǎo)聚合物流變成形”工藝采用結(jié)構(gòu)化導(dǎo)電模板與涂覆有聚合物薄膜的導(dǎo)電襯底作為對電極，形成誘導(dǎo)模板/空氣/聚合物/導(dǎo)電襯底的多層結(jié)構(gòu)。電極對之間施加電壓后，因模板結(jié)構(gòu)的調(diào)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(diào)制電場”產(chǎn)生的 Maxwell 應(yīng)力張量驅(qū)動聚合物朝向誘導(dǎo)模板運動，形成具有一定形貌或尺寸的聚合物微納米結(jié)構(gòu)。
數(shù)值模擬：針對目前線性穩(wěn)定分析方法在空間調(diào)制電場誘導(dǎo)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(yīng)，建立了基于電流體動力學(xué)的兩相流動力學(xué)模型，并從力學(xué)分析角度出發(fā)研究了聚合物在空間調(diào)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(guān)系，深入理解空間調(diào)制電場誘導(dǎo)聚合物流變成形的本質(zhì)原因。
兩相流動力學(xué)模型 ：由于聚合物復(fù)形過程中誘導(dǎo)模板與導(dǎo)電襯底的固定性，聚合物誘導(dǎo)流變過程的動態(tài)演變可歸結(jié)于外加電場作用下聚合物氣液界面的動態(tài)追蹤，在此，采用兩相流模型描述氣液界面形貌的演變狀態(tài)。在描述空間調(diào)制電場誘導(dǎo)聚合物流變行為中，需要解決的關(guān)鍵問題為：（1）電場與流場的耦合，即電場如何對流場產(chǎn)生作用力，流場如何影響電場分布；（2）準(zhǔn)確的追蹤氣液界面，即如何展現(xiàn)電場誘導(dǎo)聚合物流變成形的動態(tài)過程。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，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(nèi)部的空間調(diào)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(tài)；（3）相場，即 Cahn-Hilliard 方程，描述流體狀態(tài)屬性以及氣液界面的運動過程。
展開 但這種效應(yīng)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(zhì)，例如在電場極化高分子和玻璃中出現(xiàn)。電場極化高分子中含有特別設(shè)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(shù)。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202008/02e970c58fc247aeaf9ee117b2b1489f.png"></p><p> 利用該效應(yīng)，當(dāng)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(dǎo)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(yīng)，通過一些光電轉(zhuǎn)換 就可測量電壓或電場。這類傳感器件稱為光學(xué)電壓互感器，是智能變電站的關(guān)鍵設(shè)備。
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設(shè)置定義
添加適當(dāng)?shù)奈锢硖匦?添加材質(zhì)
添加模型的網(wǎng)格劃分
基于comsol的復(fù)合纖維電場強度
<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)實世界中的各種物理現(xiàn)象。將圖片導(dǎo)入COMSOL軟件進行建模，根植于現(xiàn)代科學(xué)研究和工程設(shè)計對高效、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，進而進行結(jié)構(gòu)分析、流體動力學(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)計的精度和效率
模型預(yù)覽
COMSOL石墨烯三維幾何模型及網(wǎng)格劃分。
建模教程
采用CAD石墨烯生成器進行建模，并將模型導(dǎo)入COMSOL內(nèi)，具體建模步驟如下。
1.CAD模型生成后將兩個圖層內(nèi)容利用并集命令分別進行合并。
2.將球體圖層內(nèi)容導(dǎo)出為sat格式。
3.運用差集命令將紅色化學(xué)鍵與藍色原子進行差集操作
00.png
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1m間距的導(dǎo)體，一邊接地，一邊單位電壓1v，邊界元分析兩個導(dǎo)體表面場強。
現(xiàn)在得到的結(jié)果邊界與域中的值不一致，空氣域中1和理論解一致，導(dǎo)體表面只有0.5？
如何讓導(dǎo)體表面與空氣域中的結(jié)果一致呢？
首先獲取一張多孔介質(zhì)圖片，這里就以COMSOL官網(wǎng)教程圖片為例了。
通過軟件將png格式的圖片轉(zhuǎn)換為DXF格式文件，也就是AutoCAD支持的文件：
下一步打開COMSOL軟件建立二維模型，導(dǎo)入事先準(zhǔn)備好的dxf模型，需要注意導(dǎo)入選項選擇【不接合】
然后通過轉(zhuǎn)換為實體命令將圖形的外側(cè)輪廓及內(nèi)部孔隙分兩步轉(zhuǎn)換為實體，這里在選擇內(nèi)部孔隙時可采用全選的方式更快速的選擇。
在北鯤云超算平臺上有多種COMSOL作業(yè)提交方式，這里給大家演示的是圖形界面提交
在平臺上使用圖形界面提交超級簡單，平臺已內(nèi)置模板，只需按照提示上傳文件及選擇選項即可，對于沒有代碼基礎(chǔ)的同學(xué)來說，這是最推薦的方式。
圖形界面提交教程：
1 在鏡像中心找到所需要的軟件及其版本
注意事項： COMSOL Multiphysics 為商業(yè)軟件，無法在應(yīng)用中心直接搜索使用，需要向軟件廠商購買授權(quán)使用
現(xiàn)在越來越多的同學(xué)在用COMSOL做激光加工的模擬仿真，比如：激光打孔，激光切割，激光清洗，激光熔覆等等。連續(xù)激光很多同學(xué)都會設(shè)置，但是很多的模型都需要脈沖激光來加工材料，在設(shè)置脈沖激光的時候很多同學(xué)犯了難，不知如何下手。
這里我用的是一個脈沖12ms，重復(fù)頻率50Hz的脈沖激光。
主要思路就是：
1.激光參數(shù)設(shè)置，2.設(shè)置方波函數(shù)，3.設(shè)置解析函數(shù)，4.設(shè)置脈沖激光熱源，
模型總覽
建模教程
1、CAD模型構(gòu)建
采用CAD隨機圓形插件建立CAD模型：
將每個圖層上的圖形另存為.dxf格式文件：
2、comsol建模
打開comsol軟件，導(dǎo)入事先保存的dxf文件1與文件2，并做差集：
同樣的操作，導(dǎo)入dxf文件2、文件3并做差集：
定義自己需要的三種材料（這里隨便取了三種）分別作為基體、界面過渡區(qū)、骨料的材料，對基體及界面過渡區(qū)進行材料賦值
