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使用组件耦合功能模拟温度控制器

2014年 2月 11日

了解如何在 COMSOL Multiphysics® 的热过程模拟中实现一个简单的温度控制器(反馈回路)。我们以硅晶片为例进行演示。

如何选择正确的电流分布接口?

2014年 2月 10日

在设计电化学电池时,我们需要考虑电解质和电极中的三类电流分布:一次分布、二次分布 和三次分布。不久之前,我们介绍了电流分布的基本理论;本文则以线电极为例,详细解释不同的电流分布类型,帮助你在 COMSOL Multiphysics 中选择合适的电流分布接口,顺利执行电化学电池仿真。

电流分布理论

2014年 2月 7日

在电化学电池的设计中,您需要考虑电解质和电极中的三种电流分布类型,它们被称作一次、二次 和三次电流分布。三种电流分布对应着不同的近似方式和程度,采用其中哪一个则取决于电解质溶液电阻、有限电极反应动力学以及质量传递的相对重要性。在本文中,我们将概述电流分布的概念,并从理论层面上探讨这一主题。

共享内存计算入门:定义、目的及原理

2014年 2月 6日

几周前,我们发布了“混合建模”系列的第一篇博客文章,介绍了混合并行计算的含义,以及它是如何提高 COMSOL Multiphysics 运算效率的。今天,我们将简要探讨混合并行计算的一个组成部分——共享内存计算。不过在此之前,我们首先会解释“应用程序并行运行”的意义。此外,我们还将讨论何时以及如何在 COMSOL 软件中使用共享内存。

使用 COMSOL 模拟窗户的隔热性能

2014年 2月 4日

设计师在设计建筑物时,常常会考虑:怎样才能让建筑物内部保持舒适的温度,使人感到冬暖夏凉呢?这可以通过对建筑物的窗户结构进行精心设计来实现。

封闭腔体积的求解和控制

2014年 2月 3日

在 COMSOL® 软件中,有多种方法可以模拟流体与固体的相互作用。例如,可以使用完整的纳维-斯托克斯方程对压力场和流体速度场进行显式建模。尽管这种方法非常准确,但对于一些流-固耦合问题来说,它的计算成本比实际需要的要高得多。今天这篇文章,我们将介绍一种模拟包含不可压缩流体的封闭腔的方法,假设通过流体的动量和能量传递很小。 编者注: 作者撰写这篇博客的时候,COMSOL 中还没有计算封闭腔中流体载荷的功能。现在,COMSOL Multiphysics® 6.2 版本新增了封闭腔功能,可用于计算封闭腔中的流体载荷。 模拟封闭腔中的流体 我们来看一个 COMSOL 案例库中的示例:超弹性密封条的压缩模型。这个示例考虑的是压缩的软橡胶密封件的横截面。腔体中封闭的流体是空气。该示例计算了压缩力,并将密封件中考虑压缩空气影响与不考虑压缩空气影响的结果进行了比较。 软橡胶密封件的压缩模型。仿真结果显示了应力和应变。使用了不同的方法对密封件内部的空气进行模拟。 示例模型将空气视为可压缩流体,计算了随此二维示例中密封件的横截面积 A 变化的腔体内部压力 p 的变化。接下来,让我们来看看它是如何实现的。将腔体内的空气视为绝热压缩下的理想气体,则压力-密度关系为: \frac{p} {p0}=\left(\frac{\rho} {\rho0} \right)^\gamma=\left(\frac{A0} {A}\right)^\gamma   所以,要计算压力的变化,只需要知道面积的变化就可以了。假设未压缩密封件的面积和压力,以及比热率 \gamma均已知,如何计算横截面积呢?该面积由一个我们甚至不想考虑在模型中的区域来描述。使用高斯定理将面积积分转换为边界积分: A=\int\Omega 1 d\Omega = \int\Omega \left( \nabla \cdot \left[ \begin {array} {c} x \ 0 \end {array} \right]\right) d\Omega = \oint x nx d\Gamma   其中,x 是变形的密封件构型的 x 坐标,n_x 是边界的向外法向量的 x 分量,也在变形配置中,由此给定密封件的封闭区域。这是通过一个定义在封闭体积的完整内部边界上,名为 AreaInt 的积分耦合算子 完成的。变形区域由在“完整模型”上定义的变量 EnclosedArea 定义。 在密封件的内边界上定义面积积分。 分别定义封闭面积和内部压力的变量的定义。必须使用负号来计算面积,因为固体的法线指向腔体。 计算出的变形面积用于确定密封件变形时内部压力的变化。计算得出的压差作为一个载荷施加到密封件内部。要查看上述方法的完整操作,请查看超弹性密封条模型文档。 考虑不可压缩流体 上述方法假设流体是可压缩的,并且密封件的内部压力与面积变化呈函数关系。但如果流体是不可压缩的呢?假设考虑的不是包含可压缩空气的密封件,而是一个充满水的气囊,其中水几乎是不可压缩的。那么,随着结构的变形,封闭的面积不能改变,上述方法就行不通了。因此,我们需要一个替代方案。 我们将 全局方程 功能添加到固体力学接口,通过在这个模型中引入一个额外的方程来求解流体内的压力,使体积不会发生变化。我们来看看这个接口: 引入的全局方程的设置。需要启用高级物理选项才能查看此功能。 上面的屏幕截图显示了用于额外变量 压力 的 全局方程 设置。此方程成立的条件是变量 封闭区域 等于初始面积 123.63 […]

COMSOL Multiphysics 中自由剖分四面体网格的尺寸参数

2014年 1月 30日

对几何进行网格剖分是仿真过程的重要组成部分,它对于最快地得到最好的结果至关重要。不过,没人希望因要找出最佳的网格规格而影响进度。为了帮助解决该问题,COMSOL Multiphysics 内置了 9 种网格剖分尺寸参数。这里,我们将介绍自由剖分四面体网格的尺寸参数。在后续的博客中,我们还将介绍棱柱、六面体单元和其他类型的扫略网格剖分。

空间与时间的积分方法概述

2014年 1月 29日

积分是数学模型中最重要的功能之一,特别是对数值仿真而言。例如,偏微分方程组 (PDEs) 就是由积分平衡方程派生而来。当需要对偏微分方程进行数值求解时,积分也将发挥非常重要的作用。本篇博客介绍了 COMSOL 软件中可用的积分方法,以及如何使用,供您参考。


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