氣流分布優化
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
氣流分布優化的實例教程
摘要
本章主要講述如何利用FRED優化功能修改模型并且達到想要的目標平面照度分布。要優化的模型是PMMA 導光管，6個變量控制著導光管的形狀，優化評價函數是當前照度和理想照度之差，通過用戶自定義腳本設定。
FRED 內置混合優化，可以同時優化多個函數，對于非均勻有理B樣條曲線(NURBs)可以直接優化其控制點坐標。
系統參數
將要使用到的模型幾何結構如下圖
圖1.導光管正/側面圖
如下圖所示，導光管的兩個表面都是由2階NURB 曲線旋轉構成。優化過程用到某些控制點的坐標和比重作為變量，在優化過程中改變導光管的形狀。如下圖所示，綠色的點是在優化過程中將要改變的控制點
圖2.導光管側面視圖，綠色的點(CP0, CP1)是將要在優化中被修改的控制點
導光管的一端設定有平面隨機點光源，在初始狀態下，分析面上的輻射分布如下圖
圖3.分析面上初始狀態下的輻射分布
優化以后想要取得的分布如下圖所示
圖4.優化后想要的分布
展開 為了獲得這種高水平的圖像質量，在磁共振成像儀和它的組件(如鳥籠線圈)內必須有一個已知的穩定的基礎磁場分布。這就是仿真發揮作用的地方。通過用 COMSOL Multiphysics? 軟件設計核磁共振鳥籠線圈，我們就可以控制和優化磁場，改善磁共振儀產生的掃描數據。
磁共振系統簡介
磁共振成像是一種非侵入性的技術，可以生成身體內部結構的詳細圖像。這種圖像被廣泛用于醫學和生物醫學領域，幫助醫生檢測、診斷和監測疾病和其他健康問題。
一臺 MRI 機器（頂部）和一個 MRI 生成的頭部圖像（底部）。頂部圖片由liz west制作 – 自己的作品。根據 CC BY 2.0授權，通過Flickr Creative Commons共享。底部圖片：Mikael Voss – 自己的作品。根據 CC BY-SA 4.0授權，通過 Wikimedia Commons共享。
簡單來說，磁共振儀的圖像工作原理是讓病人在一個狹小的密閉空間內接受一個強磁場，這個磁場會改變他們體內質子的排列。磁共振儀還會產生一種電流，影響質子的旋轉。RF 場被關閉后，質子回到平衡狀態，釋放出能量。一個接收線圈，如鳥籠線圈，會檢測到這一變化，隨后被轉化為圖像。
核磁共振儀產生的圖像能讓醫生看到人體內部的情況，使他們能夠準確地為病人診斷。然而，如果鳥籠線圈內的磁場分布由于其設計而發生波動，圖像質量就會很差，這對醫生診斷病人的能力產生負面影響。為了幫助醫生避免這個問題，工程師可以通過仿真來優化 MRI 鳥籠線圈的設計。
在 COMSOL Multiphysics? 中設計和優化 MRI 鳥籠式線圈
我們今天討論的案例模型展示了如何設計一個鳥籠線圈，并優化它在人體頭部造影周圍的磁場，用來創造所需的磁場分布。
展開 將要使用到的模型幾何結構如下圖
系統參數
FRED 內置混合優化，可以同時優化多個函數，對于非均勻有理B樣條曲線(NURBs)可以直接優化其控制點坐標。
本章主要講述如何利用FRED 優化功能修改模型并且達到想要的目標平面照度分布。要優化的模型是PMMA 導光管，6個變量控制著導光管的形狀，優化評價函數是當前照度和理想照度之差，通過用戶自定義腳本設定。
摘要
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本章主要講述如何利用FRED 優化功能修改模型并且達到想要的目標平面照度分布。要優化的模型是PMMA 導光管，6個變量控制著導光管的形狀，優化評價函數是當前照度和理想照度之差，通過用戶自定義腳本設定。
FRED 內置混合優化，可以同時優化多個函數，對于非均勻有理B樣條曲線(NURBs)可以直接優化其控制點坐標。
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將要使用到的模型幾何結構如下圖
圖1.導光管正/側面圖
如下圖所示，導光管的兩個表面都是由2階NURB 曲線旋轉構成。優化過程用到某些控制點的坐標和比重作為變量，在優化過程中改變導光管的形狀。如下圖所示，綠色的點是在優化過程中將要改變的控制點
圖2.導光管側面視圖，綠色的點(CP0, CP1)是將要在優化中被修改的控制點
導光管的一端設定有平面隨機點光源，在初始狀態下，分析面上的輻射分布如下圖
圖3.分析面上初始狀態下的輻射分布
優化以后想要取得的分布如下圖所示
圖4.優化后想要的分布
展開 張義民, 賀向東, 劉巧伶, 聞邦椿
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磁共振成像(MRI)系統必須產生高分辨率的圖像，使醫生能夠準確地為病人診斷。為了獲得這種高水平的圖像質量，在磁共振成像儀和它的組件(如鳥籠線圈)內必須有一個已知的穩定的基礎磁場分布。這就是仿真發揮作用的地方。通過用 COMSOL Multiphysics? 軟件設計核磁共振鳥籠線圈，我們就可以控制和優化磁場，改善磁共振儀產生的掃描數據。
磁共振系統簡介
磁共振成像是一種非侵入性的技術
磁共振成像(MRI)系統必須產生高分辨率的圖像，使醫生能夠準確地為病人診斷。為了獲得這種高水平的圖像質量，在磁共振成像儀和它的組件(如鳥籠線圈)內必須有一個已知的穩定的基礎磁場分布。這就是仿真發揮作用的地方。通過用 COMSOL Multiphysics? 軟件設計核磁共振鳥籠線圈，我們就可以控制和優化磁場，改善磁共振儀產生的掃描數據。
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圖1.導光管正
從遙遠的畢達哥拉斯時代，人們就注意到了黃金比例的奧秘（Golden ratio≈1.618，也稱黃金分割、黃金分割比例），歐幾里得撰寫的《幾何原本》首次對其進行了系統地論述。黃金比例在數學、物理、建筑、美術、音樂、甚至管理等領域均有廣泛的應用，同時也廣泛存在于世間萬物，浩瀚如星系懸臂、龍卷氣旋，渺小如一草一木、一蟲一魚（圖1）。目前，雖然人們已經觀察到大量黃金比例的例子
張義民, 賀向東, 劉巧伶, 聞邦椿
