后处理技巧 – 表面图、体图和线图

作者 Lexi Carver
2014年 9月 1日

在模型几何中对仿真结果进行可视化绘图,这是揭示器件背后物理现象的绝妙方法,有时这些物理现象会非常神奇。后处理工具就像一门语言,设计人员可以由此更全面地分析和理解他们的设计和工艺。表面图、体图和线图是后处理中最常见的三种绘图类型,可用于多种仿真。

在 COMSOL Multiphysics 中演示这三种绘图类型

为演示这三种绘图类型,本文将使用 铝散热器模型,这是一种常用于电子线路组件冷却的散热器。如果您有传热模块或 CFD 模块,可以在 COMSOL 案例库中找到该模型。

散热器由铝制成,包括一簇安装在硅玻璃板上的散热支柱。建模时,它被安放在一个有空气流入和流出的矩形通道中。散热器底部初始有 1 瓦的热通量流入,该热通量由外部热源产生。

散热器中的表面、体和线图。

本模型耦合了传热和流体流动效应,以分析热传导和对流带来的温度梯度和冷却能力。

表面图

从某些方面来看,表面图是COMSOL Multiphysics 中演示绘图设定的最简单方法。表面图用于显示模型几何中边界处的结果值,可以通过在模型开发器的结果节点右击、或使用功能区的结果标签来添加。

结果节点图片。

首先,我将增加一个三维绘图组,然后再增加一个表面图。(当您通过功能区添加三维绘图组时,将出现一个名为三维绘图组 1 的新标签;除使用模型开发器外,您也可以通过此标签添加表面图、线图和体图。)

COMSOL Multiphysics 中的下拉选项。

增加表面图操作会自动绘制一个显示所有几何边界上温度的绘图。不过,如果只是单纯创建表面图,它看起来会是下面这样的:

表面图。

这是因为空气域阻挡了我们的视线。为了看到内部散热器的实际情况,需要隐藏一些实体。在模型开发器中,展开组件 1 > 定义 > 视图。您可以利用视图节点隐藏边界、边,或整个域,并控制模型的布景照明。(您可以阅读我之前所写的一篇有关图形窗口的博客,学习‘视图’节点的使用。)
现在,我将右击‘视图’节点,选择隐藏几何实体。我将把‘几何实体层次’设定为边界。接下来,我会选择通道中阻碍观察散热器的几个面(边界 1、2 和 4)。如果您在操作模型,请同时选择边界121,即通道入口。

几何实体层次选择部分。

在边界上点击后,它们将变为紫色,提示已被选中。

突出显示了边界选择。

现在如果返回绘图组,我们就可以看到整个散热器:

整体散热器。

注意,在绘图中选定一组边界的操作在某些方面与隐藏几何实体类似,都支持仅在选定边界上显示结果。这可以通过在‘数据集’节点下创建一个解来实现:右击数据集,并选择“解”;然后右击节点,并选择“增加选择”。该选择操作与隐藏实体的工作方式相同;正确设定几何实体层次类型,并选择您所希望的边界(或边、或域)。创建新绘图时,务必在数据集中选择这个解。

可以通过颜色和样式设定来更简单地控制结果绘图的效果。例如,这里的颜色表已改为 ThermalLight

颜色和样式选项。

显示 Thermallight 颜色。

您也可以在范围标签下拖动滑块来控制颜色和数据范围。通过这两个选项,您可以只观察某个特定区间内的结果。

调整颜色范围将校准代表最高与最低温度的颜色(分别为白色和暗红色)与所选定的最高与最低温度。例如,在下方的绘图中,我将颜色范围的最小值设为 320 (温度单位为开尔文)。如果您仅关注特定区间内的结果,这项操作会非常有帮助,回到本例,我只希望看到散热器中温度高于 320 K 的区域中的梯度。

颜色范围部分。

颜色范围图片。

手动控制数据范围选项所控制的内容略有不同。它不会更改特定数据范围的颜色显示,而是仅绘制由最大值和最小值所指定的数据区间。提高最小值、或降低最大值,实际上将从绘图中移除数据点:

手动控制数据范围。

手动数据范围图片。

颜色样式标签中还有另一个很有意思的特征,即三维绘图组 1 主节点下的绘图数据集边界复选框。将它取消勾选后,绘图中将移除几何边上的黑线。这在调整过颜色范围的绘图中最容易观察,如下图所示:

不含数据边的图片。

线图和体图

线图和体图的增加与之前示例中增加表面图的方法相同,都可以通过右击结果节点或使用功能区实现。接下来,我将新增一个带有线图的三维绘图组。这次将再次通过视图节点来隐藏通道的边。我只绘制了散热器的边。该绘图将显示单条边上的温度变化,使我们能够清晰地看到温度沿柱子高度的变化情况。

图片显示了温度沿柱子的变化。

注意:虽然以上示例均通过三维绘图组进行演示,但同样适用于二维。例如,在二维绘图组中,这类绘图可用于显示某个平面边上的温度。

同样,体图显示了变量在整个三维域中的变化情况。很多时候,体图可以为您省去在表面图中要选择多个单独边界的麻烦。例如,如果我只希望看到散热器,就可以通过包含散热器所有边界的数据集来创建表面图。不过在下图中,我在散热器域(不含通道域)的体上绘制了它的温度,我们可以看到温度梯度:

体图突出了温度梯度。

请继续关注更多后处理技巧

这里简要介绍了这些绘图类型,以及如何控制其颜色和样式!希望本文中的演示可以帮助您更有效地进行后处理。这只是少数几个 COMSOL Multiphysics 提供的绘图类型,在接下来的博客中,我们将介绍其他一些绘图技巧,比如箭头、流线、等值线,以及针对特定应用的一些类型,因此请继续保持关注。我们也将演示如何使用截线图,使您可以沿通过模型的任意线段绘制任意物理量。

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评论 (27)

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骁 何
骁 何
2019-12-24

good article.

鉴颖 唐
鉴颖 唐
2020-03-22

能否调整同一域内,部分区域的颜色,使其加深?

zhao (Robert) Zhang
zhao (Robert) Zhang
2020-03-27 COMSOL 员工

您好!首先,在同一绘图组添加两个绘图;然后,在两个绘图节点上添加“过滤器”子节点,通过过滤器的逻辑表达式将局部区域与其它区域分开;最后,对不同的区域设置不同的着色类型。对于着色类型,除了COMSOL预置的颜色表外,还是使用“渐变”功能定制着色类型。

子垚 赵
子垚 赵
2022-05-06

您好!我仿真的是接触变形。参照的案例后处理中,‘结果’下的‘应力’下的‘表面’可以直接观测变形后的表面云图。而我仿真出来的在‘结果’下的‘应力’下的‘体1’下的‘变形’。如果我也要用‘结果’下的‘表面’观测变形,必须要在‘应力’下的‘表面’下添加‘变形’,否则它出来的是我结构未变形的云图,我想知道这是为什么?
简单来讲,我的仿真结果不是点击结果→应力→表面,而是结果→应力→体1→变形,这是为什么呢?

洋洋 张
洋洋 张
2022-05-10 COMSOL 员工

查看应力结果,可在后处理通过结果→绘图组→应力→表面/体查看应力在表面或体域上的分布。如果“数据集”选择的是空间框架,则表面/体图结果已经包含了变形结果。如果“数据集”选择的是材料框架则需再添加“变形”子节点,以查看变形后的形状。

杆 杠
杆 杠
2022-11-13

你好,请问如何使颜色表成指数形式显示?

Wang Lele
Wang Lele
2022-12-01 COMSOL 员工

在绘图的设置窗口中,定位到“数字格式”节点,勾选“手动设置颜色图例”复选框,将“符号表示”为“科学”即可。

Yanxia Gu
Yanxia Gu
2023-07-25

一个结构用了两个物理场,后处理画位移图时候,怎么把整个结构的位移画在一起呢?计算时生成的图是按物理场分开的。

Yi fan Wang
Yi fan Wang
2023-08-01 COMSOL 员工

您好,您可以在后处理中的表达式内,填入两个物理场的位移表达式并相加。就可以把整个结构的位移画在一起。

泽英 王
泽英 王
2023-09-18

您好,为什么我表面图可以绘制。但是绘制体图和等值面图,报错。未定义变量。
– 变量: comp1.acpr.p_t
– 几何: geom1
– 域: 10

Hao Li
Hao Li
2023-09-20 COMSOL 员工

您好!

感谢您的评论。

仅根据报错信息无法判断具体问题,建议您联系COMSOL的技术支持团队:cn.comsol.com/support
描述物理背景并上传模型,将有专业的工程给您提供解答。

谢谢!

亚鹏 马
亚鹏 马
2023-10-10

您好 我想了解一下在表图中的频率数的定义以及作用,我想读出一个频域图的准确幅值,但是设置不同的频率数,对应的频域图的幅值随之变化,另外,我想请问老师,如何在固体力学接口研究有无应力对超声波传播的影响(即如何在固体力学接口正确添加预应力场)。

Hao Li
Hao Li
2023-10-11 COMSOL 员工

您好!

感谢您的评论。

1.没有理解您表达的内容,建议您将问题发送到Support系统中,通过图片或者模型的方式描述您遇到的问题。
cn.comsol.com/support
2.可以参考案例“支架”中的bracket_frequency.zh_CN.mph模型中使用稳态-频率扰动的建模方法。
http://cn.comsol.com/model/bracket-structural-mechanics-tutorials-10314

如果有进一步问题,建议您联系COMSOL的技术支持团队:
在线支持中心:cn.comsol.com/support
Email: support@comsol.com
谢谢!

李托夫斯基
李托夫斯基
2024-01-24

您好,我再进行数据后处理时,绘制的点结果图和线结果图数据对不上,请问是什么原因呢?

hao huang
hao huang
2024-01-25 COMSOL 员工

您好!

感谢您的评论。

您描述的问题涉及到具体的模型设置,暂时无法判断错误的原因。建议您将模型及问题发送至技术支持:cn.comsol.com/support

谢谢!

扬 张
扬 张
2024-04-24

您好,我使用的是粒子追踪模块,模拟过程中会出现少量运动速度极大的粒子,这导致颜色图例的最大值设置很不合理,如何自行设置颜色图例的范围?谢谢!

没延 韩
没延 韩
2024-04-26 COMSOL 员工

可利用绘图中的“范围”进行上下限控制;也可加一个过滤器,定义逻辑表达式cpt.v<某个速度过滤掉速度过大的粒子;也可以在绘图设置最下方的“缩放”中将线性改为对数。

雅欣 王
雅欣 王
2024-05-09

表面图和体图显示的板材下表面的磁通密度不一致是咋回事?截面图和体图的数据是一致的

Hao Li
Hao Li
2024-05-10 COMSOL 员工

您好!
感谢您的评论。

仅根据您的描述无法判断具体问题,建议将模型发送到Support系统以便给您具体建议。
若物理场设置没有问题,可能是因为显示的图例范围问题。表面图的图例范围是根据表面物理量大小设定,而体图是根据整个体最大值与最小值设定的显示范围。

如果有进一步问题,建议您联系COMSOL的技术支持团队:
在线支持中心:cn.comsol.com/support
Email: support@comsol.com
谢谢!

MM Yang
MM Yang
2024-07-06

你好,如何画某个面随时间变化的曲线图?表达式中找不到要选择的面,应该如何设置呢?

Hao Li
Hao Li
2024-07-08 COMSOL 员工

COMSOL中的绘图按照维度绘制的如三维绘图组、二维绘图组等。若想绘制面上一点或一边随时间的变化曲线可以使用一维绘图组,选择对应的点或边即可,若想绘制三维图或二维图随时间变化的情况,可以先绘制该三维图,再在结果>导出>动画>播放器选择该绘图组绘制随时间的变化。

中瑞 赵
中瑞 赵
2024-07-15

你好,固体力学里面,如何让应力云图按照划分的单元,每个单元只显示一种颜色?

Yuqing Ge
Yuqing Ge
2024-07-29 COMSOL 员工

您好,您可以在后处理变量中,使用laginterp(order,expr)算子进行计算,阶数order写为0,并在绘图设置的质量栏,将“平滑处理”设为“无”。

子涵 高
子涵 高
2024-08-20

您好,请问体最大值和多切面颜色表对应的最大值不一致是怎么回事?(体最大值的点位于多切面上)

Jiliang Cai
Jiliang Cai
2024-08-28 COMSOL 员工

您好!

感谢您的评论。

您描述的问题涉及到具体的模型设置,暂时无法判断错误的原因。建议您将模型及问题发送至技术支持:cn.comsol.com/support

谢谢!

Mou Zhang
Mou Zhang
2024-11-24

您好,请问在固体力学仿真中应力体图和表面图的结果不一致是什么原因呢?而且表面图的最大von mises应力要比体图的最大von mises应力大

Yuqing Ge
Yuqing Ge
2024-12-05 COMSOL 员工

表面结果和体结果不同是由于应力在不同维度上进行平滑导致的,关于应力值大小的合理评估,建议参考博客:https://cn.comsol.com/blogs/how-to-evaluate-stresses-in-comsol-multiphysics

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