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摘 要：滑坡地質災害由于其成因機制特殊，涉及水與巖土體之間作用，有關能模擬流-固耦合的軟件相對較少。而Comsol作為一款多物理場仿真軟件，其“多孔彈性”接口很好的做到了達西定律與固體力學的耦合，對于評估流體導致巖土體的變形有很大的優勢。基于此，文中以某實際滑坡案例為基礎，利用Comsol多物理場數值模擬軟件對滑坡進行了流-固耦合計算，獲取了滑坡的變形破壞機理及特征。

：流體、傳熱、結構、電磁? 多物理場數值分析基礎：強耦合/弱耦合/單向/雙向等等? Ansys CFD多物理場仿真流程基礎? Ansys CFD多物理場流程演示（CFX/Fluent) 第二天下午 ? Ansys 多物理場分析流程練習? Ansys 流體-傳熱耦合? Ansys 流體-結構耦合? Ansys 傳熱-結構耦合?

下載地址：多物理場耦合模型及數值模擬導論

多年來長期從事多物理場仿真工作研究，在模擬電磁效應、結構力學、聲學振動、流體流動、傳熱傳質、化學反應等多物理場協同仿真領域積累了大量的經驗，主持多項國家級科研項目和企業合作研發工程項目，擁有豐富的科研及工程技術經驗、資深的技術底蘊和專業背景。擁有多項國家專利。長期為中國核物理研究院、中科院等各大研究所提供技術支持和項目咨詢，并多次到北航、電子科大、山東大學等高校進行多物理場仿真培訓。

主要原因在于金屬增材制造涉及到材料受熱熔化、熔池流動凝固、微觀組織形成和內應力/應變演化等，是一個十分復雜的多尺度多物理場耦合過程，冶金缺陷形成機理、微觀組織演化規律、零件翹曲變形與開裂預測、表面質量和成形尺寸精度控制等基礎問題尚未得到完全突破。

針對穩態TIG電弧也可采用Comsol進行模擬，在Comsol下面將電場、流場、傳熱、磁場這四大方程耦合起來，通過方程視圖可以看到所引用變量的方程，將這些方程總結起來和Fluent編寫的方程差不多。 采用Comsol軟件與其他論文的結果進行了對比，如下圖所示： 1. 電流參數變化對電弧溫度場和速度場的影響_成滿慶 與文獻對比還是有些差距； 2.

針對穩態 TIG 電弧也可采用 Comsol 進行模擬，在 Comsol 下面將電場、流場、傳熱、磁場這四大方程耦合起來，通過方程視圖可以看到所引用變量的方程，將這些方程總結起來和 Fluent 編寫的方程差不多。 采用 Comsol 軟件與其他論文的結果進行了對比，如下圖所示： 1.

具體如下圖3所示 圖3 波導材料及鋁熱電極熱光材料參數設定在完成多物理場耦合設置后，進行物理場模擬運算，運算結果如下所示，由于溫度的變化導致波導表面的折射率發生相應的改變： 圖4 溫度變化導致波導表面處有折射率變化 圖5 熱光調制光開光結果圖如圖5所示，為耦合式光開關調控光場的模擬示意圖

本文以文獻結果為基準，采用comsol多物理場模塊，對TIG焊接電弧進行數值模擬。其中引用的方程有電流、磁場、固體和流體傳熱、層流，通過多物理場接口將各個方程聯系起來，構成電弧仿真的基本數學模型。文獻[1]的幾何模型如下所示，其中HI為鎢陽極，DG為陰極，AHIB為陰極，GFED為陽極，HGDCBI為流體域，具體幾何尺寸可參考論文。

精通電弧 激光 電子束等焊接或者增材制造的流場模擬，涉及case學習、反沖壓力和熔滴等。有學習交流者可私信 或者聯系qq2430941886

表1 邊界條件2.5模擬結果與分析2.5.1 傳熱過程模擬同軸送粉TIG熔覆過程電弧的溫度場分布如圖4所示。圖4a為130 A電流下電弧的溫度分布云圖。可以看出，電弧形態呈鐘罩狀，其溫度場近似于傳統TIG焊電弧的溫度場，鎢極尖端和工件之間存在較大的溫度梯度。圖4b為電弧中心軸向溫度分布曲線。

PCD 通過旋流場離心效應與高速射流剪切作用，可實現 H?S 脫除效率 75.7%，體積傳質系數較傳統篩板提升 5-13 倍，且氣含率高于 95% 的區域占比顯著優化。Ansys Fluent 的多物理場仿真能力有效解析了氣液分布、液相流速及氣泡尺寸對傳質過程的影響機制，為旋流解吸裝備的結構優化與工業場景中溶解性氣體高效脫除提供了基于數值仿真的理論依據與技術路徑。

基于COMSOL軟件對土石混合體進行了數值仿真，考慮了土石混合體孔隙變化，細顆粒侵蝕，骨架結構變形，此問題是一個多場（滲流場、變形場、應力場、損傷場）多相介質（土顆粒集合體，塊石，空隙，孔隙）耦合的復雜問題。仿真結果如圖2所示。圖1 幾何模型顆粒運動分布應力分布孔隙滲流下的細顆粒遷移運動圖2 數值仿真結果感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎合作交流

電弧熔絲沉積技術電弧熔絲沉積技術（WAAM）依靠焊接電弧熔化焊絲沉積成形，具有低成本，沉積效率高等優點，適合較大體積復雜結構的增材制造。電弧熱源熱輸入較大，在WAAM成形過程中易出現熱裂紋和氣孔，并產生嚴重的熱積累效應，試樣下層經受高溫熱積累和多次熱循環往往會發生晶粒粗化和晶粒取向改變，而熱應力引起的材料變形則會導致成形精度下降。

需依托 Ansys Fluent 耦合多相流與群體平衡模型（PBM），定量模擬旋流場特性與傳質規律，支撐 PCD 高效設計迭代。

焊接是一個非常復雜的過程，其中包括電弧物理、傳熱、冶金和力學等，直接關系到工程質量是否達標、結構是否安全，尤其是對大型構件，焊接質量不僅會對經濟效益產生影響，而且有時會關系到生命安全。

圖 3 Fluent計算得到的結果直接加載到Mechanical當然，單向多物理場耦合技術也可以擴展到包含電磁仿真的耦合計算中。比如在下圖所示的兩種常見多物理場耦合場景中，都采用的是典型的單向（順序）耦合計算方法。圖 4 常見的電磁-流體-結構耦合仿真對于電子設備行業中的工業品，通常我們能夠進行嚴謹的多物理場單向耦合計算，從而有效的提升仿真計算精度。