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關(guān)鍵詞：Comsol多物理場(chǎng)仿真軟件;流-固耦合;滑坡;引言Comsol多物理場(chǎng)仿真軟件，涉及電氣、結(jié)構(gòu)、聲學(xué)、流體、傳熱等各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，對(duì)流-固耦合計(jì)算有天然的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于針對(duì)滑坡問(wèn)題中流-固耦合計(jì)算他有專(zhuān)門(mén)的計(jì)算接口“多孔彈性”接口，該接口主要對(duì)達(dá)西定律與固體力學(xué)進(jìn)行了耦合。

“COMSOL多物理場(chǎng)耦合仿真技術(shù)與應(yīng)用-鋰離子電池”1.

<p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Comsol以其強(qiáng)大的多物理場(chǎng)耦合能力、強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分以及高精度仿真結(jié)果廣泛應(yīng)用于能源行業(yè)，多工況下瓦斯抽采的多物理場(chǎng)耦合是一個(gè)復(fù)雜且關(guān)鍵的研究領(lǐng)域。</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;在瓦斯抽采過(guò)程中，主要涉及到的物理場(chǎng)包括煤體變形場(chǎng)、瓦斯?jié)B流場(chǎng)、溫度場(chǎng)等，這些物理場(chǎng)之間的耦合作用對(duì)瓦斯抽采效果有著重要影響。

“COMSOL多物理場(chǎng)耦合仿真技術(shù)與應(yīng)用-燃料電池”COMSOL仿真基礎(chǔ) 1、COMSOL軟件基本操作1.1創(chuàng)建模型一般步驟1.2幾何創(chuàng)建方法1.3 網(wǎng)格劃分技巧1.4 方程及邊界設(shè)置2、后處理2.1 數(shù)據(jù)集創(chuàng)建2.2 衍生量的計(jì)算2.3 結(jié)果圖的繪制實(shí)例操作：肋片散熱模型，化整為零式網(wǎng)格劃分模型COMSOL燃料電池仿真技術(shù)詳解 3、燃料電池仿真

下載地址：多物理場(chǎng)耦合模型及數(shù)值模擬導(dǎo)論

為進(jìn)一步推動(dòng)高等院校、科研院所及企事業(yè)單位在COMSOL多物理耦合研究工作的開(kāi)展，中科軟研（北京）科學(xué)技術(shù)中心（http://www.fzby.org.cn/）特邀一線專(zhuān)家共同舉辦COMSOL通用多物理場(chǎng)耦合仿真核心技術(shù)應(yīng)用與案例實(shí)戰(zhàn)在線培訓(xùn)班。本次培訓(xùn)課程從幾何創(chuàng)建、交互式網(wǎng)格剖分技術(shù)、模型設(shè)定、后處理、多物理場(chǎng)模擬等方面進(jìn)行了介紹，并結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行了詳細(xì)的講解和具體的操作指導(dǎo)。

前言：Comsol是優(yōu)秀的多物理場(chǎng)仿真軟件，用來(lái)模擬單個(gè)物理場(chǎng)、以及耦合多個(gè)物理場(chǎng)。用戶(hù)可以在Comsol中任意組合使用物理場(chǎng)模塊，無(wú)論模擬哪個(gè)工程領(lǐng)域的問(wèn)題或是哪種特定的物理現(xiàn)象，都可以在同一個(gè)軟件界面中，使用相似的操作流程進(jìn)行分析。Comsol主要有結(jié)構(gòu)力學(xué)、聲學(xué)、化工、流體、傳熱、電磁模塊等，本次仿真主要采用其中的多體動(dòng)力學(xué)模塊進(jìn)行剛?cè)?em>耦合分析。

COMSOL是一款基于多物理場(chǎng)的仿真模擬軟件，在全球各著名高校，COMSOL Multiphysic已經(jīng)成為教授有限元方法以及多物理場(chǎng)耦合分析的標(biāo)準(zhǔn)工具，在全球500強(qiáng)企業(yè)中，COMSOL Multiphysic被視作提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，增強(qiáng)創(chuàng)新能力，加速研發(fā)的重要工具。COMSOL包含了結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊、化學(xué)工程模塊、熱傳遞模塊、CAD導(dǎo)入模塊、地球科學(xué)模塊、射頻模塊等。

來(lái)自 Jabra 的特邀作者 Junghwan Kook 介紹了一個(gè)多物理場(chǎng)拓?fù)鋬?yōu)化框架，以及它的優(yōu)勢(shì)，并演示了如何使用它。Junghwan Kook 是參考文獻(xiàn) 1 的論文作者，其論文中的一些插圖被用在了這篇文章中。 本文介紹了一個(gè)使用 COMSOL API 接口和 LiveLink? for MATLAB? 構(gòu)建的多物理場(chǎng)拓?fù)鋬?yōu)化框架，此內(nèi)容已在參考文獻(xiàn) 1 上發(fā)表。

基于COMSOL軟件對(duì)土石混合體進(jìn)行了數(shù)值仿真，考慮了土石混合體孔隙變化，細(xì)顆粒侵蝕，骨架結(jié)構(gòu)變形，此問(wèn)題是一個(gè)多場(chǎng)（滲流場(chǎng)、變形場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、損傷場(chǎng)）多相介質(zhì)（土顆粒集合體，塊石，空隙，孔隙）耦合的復(fù)雜問(wèn)題。仿真結(jié)果如圖2所示。圖1 幾何模型顆粒運(yùn)動(dòng)分布應(yīng)力分布孔隙滲流下的細(xì)顆粒遷移運(yùn)動(dòng)圖2 數(shù)值仿真結(jié)果感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎合作交流

圖 3 Fluent計(jì)算得到的結(jié)果直接加載到Mechanical當(dāng)然，單向多物理場(chǎng)耦合技術(shù)也可以擴(kuò)展到包含電磁仿真的耦合計(jì)算中。比如在下圖所示的兩種常見(jiàn)多物理場(chǎng)耦合場(chǎng)景中，都采用的是典型的單向（順序）耦合計(jì)算方法。圖 4 常見(jiàn)的電磁-流體-結(jié)構(gòu)耦合仿真對(duì)于電子設(shè)備行業(yè)中的工業(yè)品，通常我們能夠進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?em>多物理場(chǎng)單向耦合計(jì)算，從而有效的提升仿真計(jì)算精度。

同時(shí)我們也看到，目前設(shè)計(jì)的單個(gè)液體透鏡很難獲得極高的成像質(zhì)量，成熟的液體透鏡產(chǎn)品太少，很多企業(yè)和科研單位的研究都處于實(shí)驗(yàn)階段。</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;此次根據(jù)電潤(rùn)濕的原理，通過(guò)Comsol兩相流、靜電場(chǎng)和幾何光學(xué)模塊多物理場(chǎng)耦合仿真了電潤(rùn)濕液體透鏡電壓從低到高的調(diào)節(jié)過(guò)程，使得液體透鏡從散焦到聚焦變化。

：流體、傳熱、結(jié)構(gòu)、電磁? 多物理場(chǎng)數(shù)值分析基礎(chǔ)：強(qiáng)耦合/弱耦合/單向/雙向等等? Ansys CFD多物理場(chǎng)仿真流程基礎(chǔ)? Ansys CFD多物理場(chǎng)流程演示（CFX/Fluent) 第二天下午 ? Ansys 多物理場(chǎng)分析流程練習(xí)? Ansys 流體-傳熱耦合? Ansys 流體-結(jié)構(gòu)耦合? Ansys 傳熱-結(jié)構(gòu)耦合?

</p><p><br></p><p><strong>解決方案：</strong></p><p>冪知科技提供一個(gè)自主研發(fā)的多物理場(chǎng)耦合框架，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行少量開(kāi)發(fā)能夠快速實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)的耦合覆蓋流體、結(jié)構(gòu)、電磁、運(yùn)動(dòng)、顆粒等多個(gè)主流學(xué)科，并支持這些學(xué)科內(nèi)的主流仿真軟件，同時(shí)也支持與系統(tǒng)分析軟件和自研軟件間的耦合分析。

多物理場(chǎng)耦合則為有多個(gè)同時(shí)發(fā)生的物理場(chǎng)的過(guò)程或系統(tǒng)提供了研究和應(yīng)用平臺(tái)。它通過(guò)數(shù)學(xué)、物理、科學(xué)與工程應(yīng)用以及數(shù)值分析等學(xué)科的雜交來(lái)探究多個(gè)物理領(lǐng)域的交互作用，并且在土體固結(jié)理論、流體動(dòng)力學(xué)模擬、電動(dòng)力學(xué)應(yīng)用、流體-結(jié)構(gòu)相互作用等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。

具體如下圖3所示 圖3 波導(dǎo)材料及鋁熱電極熱光材料參數(shù)設(shè)定在完成多物理場(chǎng)耦合設(shè)置后，進(jìn)行物理場(chǎng)模擬運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果如下所示，由于溫度的變化導(dǎo)致波導(dǎo)表面的折射率發(fā)生相應(yīng)的改變： 圖4 溫度變化導(dǎo)致波導(dǎo)表面處有折射率變化 圖5 熱光調(diào)制光開(kāi)光結(jié)果圖如圖5所示，為耦合式光開(kāi)關(guān)調(diào)控光場(chǎng)的模擬示意圖

</p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;本案例首先通過(guò)軟件自帶模塊計(jì)算了此多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題，又通過(guò)PDE方程針對(duì)該問(wèn)題開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算模塊，并將軟件自帶模塊與PDE模塊計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，證明了PDE模塊的正確性，可以為利用PDE模塊求解多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題提供一定的參考。