如何在三维模型中沿方位角方向创建动画

Mranal Jain 2018年 6月 4日

COMSOL Multiphysics® 软件提供了各种强大又灵活的工具选项,方便用户将仿真结果创建成动画。在本文中,我们将探索在三维模型中,如何通过组合沿方位角方向的切面来创建动画。

沿方位角方向创建动画

在很多物理场景中,实体对象周围的场变量会发生显著变化。我们以椭球体周围的声散射教学模型为例,其中声压场是方位角方向的函数。遇到此类情况时,你或许希望沿方位角方向来绘制求解结果(如下图所示)。

azimuthal angles plots 如何在三维模型中沿方位角方向创建动画
示意图展示了方位角 θ1 和 θ2 处的切面。

今天,我们将重温如何在指定的方位角上绘制因变量,并将各种方位角对应的结果切面图进行组合,从而创建出动画。

如何在 COMSOL Multiphysics® 中创建切面图和动画

你可以利用组合切面图的方式来创建沿方位角的动画,分为三个具体步骤:

第一步:定义 θ

首先,添加表示方位角的参数 theta。右键单击结果 节点,然后选择参数 并定义 theta。

theta definitions comsol multiphysics screenshot 如何在三维模型中沿方位角方向创建动画
结果节点下的 参数表格中定义 theta。

第二步:添加参数化表面

接下来,添加参数化表面 数据集,方便在特定的方位角 theta 上创建切面。然后在结果 节点下,右键单击数据集,并从子菜单更多数据集 中选定参数化表面

参数化表面 的设置 窗口中,Study 1/Solution 1(2) 可用作数据集,结果参数 theta 则用于定义 xyz 轴方向的表达式。需要注意的是,Study1/Solution1 (2) 不包含完美匹配层(PML)中的解。非 PML 域来说,Study1/Solution1 (1) 和 Study1/Solution1 (2) 完全相同。

parameterized surface settings screenshot 如何在三维模型中沿方位角方向创建动画
参数化表面数据集的设置。

需要注意的是,对于其他类型的参数化表面,你可以在表面参数 s1 和 s2 中输入任何数学表达式。

下方截图显示了用于在参数化表面上绘制总声压场的设置。

parameterized surface settings comsol multiphysics 如何在三维模型中沿方位角方向创建动画
用于在参数化表面上绘制总声压场的设置。

下方展示了指定方位角上的总声压场图。在结果 栏的参数 表格中,你可以轻松修改 theta 值,从而在不同的方位角切面上绘制出结果。

acoustic pressure field parameterized surface 如何在三维模型中沿方位角方向创建动画
绘制在参数化表面上的总声压场。

第三步:生成动画

最后,将不同(利用 theta 定义的)方位角方向上的解组合起来,由此生成动画。为此,右键单击结果 节点下的输出 节点,然后选定动画,即可添加动画 节点。

动画设置 窗口中,选择总场参数化表面 作为主题,它表示特定的 theta 值所对应的绘图。

现在,将序列类型 改为结果参数theta 的参数范围在 0~360 之间,如下图所示。

azimuthal direction animation settings 如何在三维模型中沿方位角方向创建动画
用于修改方位角(theta)的动画设置。

完成以上设置后,在“图形工具栏”点击播放按钮,即可在图形 窗口中查看生成的动画。动画如下所示(动画改进了视图并添加了标注,上文未提及)。更多细节请参考关于标注图在二维和三维绘图组中的运用的博客文章

 

动画展示了方位角方向上的总声压变化。

这个操作过程可以扩展到任意三维模型中。下方的锂离子电池热建模教学模型动画采用了相同的方法。

 

动画演示了锂离子电池中方位角方向的温度变化。

总结

COMSOL Multiphysics 软件提供了各种支持创建自定义动画的后处理工具。本文概述了一种通过组合沿方位角方向的切面来制作动画的简单方法。之前关于通过组合平行切面来生成动画的文章也介绍了相似的做法。将来我们会继续探索更多与自定义动画相关的选项,敬请期待!

如果你还没有试过在 COMSOL Multiphysics 中创建过动画,欢迎点击下方按钮,观看介绍如何创建和导出标准动画的教学视频。


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