通用 博客文章
寻找最佳的管道保温层厚度
为了长距离运输石油和天然气等产品，需要对管道进行适当的保温处理。使用COMSOL®来寻找管道保温的理想厚度。
制定最优工作流程，保证复杂模拟项目如期完成
您正在专注推进一个复杂的仿真项目，截止日期近在眼前，然后计算求解时间比预计要长。为如下场景制定最优工作流程，能够让您松一口气。
如何使用导线、表面和固体创建静电模型
COMSOL 软件最新版本中的附加产品 —— AC/DC 模块可以创建将导线、表面和实体结合的静电模型。这一技术被称为边界元法，它可以单独使用，也可以与基于有限元法的模型结合使用。在本篇博客中，我们介绍了如何使用新功能方便地建立一个包括许多极细螺旋线的模型。 COMSOL Multiphysics® 软件中基于边界元法的接口 边界元法（BEM）是有限元法（FEM）的补充，COMSOL Multiphysics® 软件中内置了基于该方法的接口。下表总结了基于边界元法的三种不同类型的接口： 接口 适用的物理场 带接口的产品 是否能够模拟导线 静电，边界元 二维和三维中的静电 AC/DC 模块 是 电流分布，边界元 二维和三维电化学应用中的电流 电镀模块，腐蚀模块 是 偏微分方程，边界元 二维和三维中的拉普拉斯方程 COMSOL Multiphysics（无需附加产品） 否 这些接口非常相似。尽管本文重点介绍静电接口，但是如果你对其他两个接口感兴趣，其中的某些技术也同样适用。 什么是边界元法？ 与有限元法相比，边界元法不需要在整个计算域中生成一个体网格，这很难实现而且需要耗费大量资源。使用边界元法，我们仅需要一个极易生成的表面网格就可以解决这个问题。但是，这项优势需要付出相应的代价。COMSOL Multiphysics 中的边界元法不能用于例如非线性或一般非均质材料的模型中。下表总结了边界元法和有限元法在 COMSOL Multiphysics 中的优缺点。 建模任务 使用边界元法 使用有限元法 无限域 简单 通过使用大的封闭截断域，需要无限元或一个无限域的近似值 任意距离的后处理 简单 需要使用更大的截断域进行重新计算 导线 容易，可以用曲线模拟 需要对导线的直径进行网格剖分，以避免依赖于网格的解 体网格 不需要 需要 各向同性材料 简单 简单 各向异性材料 无法使用 简单 非线性材料 无法使用 简单 将有限元法模拟的域和使用边界元法模拟的域结合使用，我们可以获得两全其美的效果。例如，我们可以使用 AD/DC 模块中的静电 接口对一个各向异性的材料域进行建模，同时使用静电，边界元接口对周围的各向同性材料域进行建模。 示例：静电沉淀过滤器 下面，我们以创建一个静电沉淀过滤器的简化模型为例，来说明如何使用静电，边界元 接口。这种类型的过滤器用于各种工业环境中的颗粒过滤，如过滤燃煤电厂排出的废气中的颗粒。首先，高压线阵列在其周围产生电晕放电区域，从而为不需要的粒子充电。然后，带电粒子在电场中朝着接地的金属板（集电极）迁移，并在粒子层变得太厚而使过滤器的性能下降时，被定期刮除。 模拟电晕放电、电离和带电粒子迁移的整个物理过程非常复杂，这超出了本文讨论的范围。下面，我们仅从纯静电的角度模拟滤波器模，这使模型简单但也相当普遍。此外，我们还介绍了一种适用于多种其他电气设备的建模方法。如果您想进一步了解该静电沉淀过滤器模型的详细信息，请参见COMSOL News 2012 第 21 页的文章。 如下图所示，本例中的过滤器由 6 个接地板和 60 根导线组成。导线被模拟为参数曲线，并保持电压在 50kV。 静电沉淀过滤器示例。 […]
简化频率选择表面的设计
如果你想优化一个频率选择表面的频率响应，有很多方法可以选择。有一种方法简化了可能是复杂的过程：仿真 App。
如何在 COMSOL Multiphysics® 中创建双 Y 轴图像
您知道 COMSOL 支持在一维绘图中添加第二个 y 轴，从而创建两个数值尺度吗？本篇博客文章详细介绍了操作方法，并提供了视频演示。
使用电磁仿真设计微波电路概述
避免导致模型运行时间过长和结果不准确的常见 EM 仿真错误。 以下是对射频、微波和毫米波电路进行建模的方法。
使用 COMSOL Multiphysics® 模拟表面反应
在生物物理学、电化学以及催化反应器设计中，研究人员和工程师会利用包含气-固和液-固界面的固体表面的特殊化学与物理性质。本文将讨论简单表面上的表面反应动力学的基础知识，以及如何用 COMSOL Multiphysics® 软件模拟表面反应。在后续博客中，我们将探讨如何描述均质多孔介质表面的质量传递和反应动力学。
非麦克斯韦 EEDF 等离子体建模简介
等离子体建模通常需要了解电子能量分布函数（EEDF）以及电子迁移率和扩散率等传递属性。
使用 COMSOL Multiphysics® 创建模型几何
创建模型几何是进行仿真的第一步。在 COMSOL Multiphysics® 软件中，有丰富的几何操作、功能和快捷工具帮助我们创建模型几何，其中包括生成几何体素，布尔、分割和变换操作，工作平面操作以及其他 CAD 工具。
借助模型方法自动完成物理场选择和研究
COMSOL Multiphysics® 支持创建和使用仿真，借助这项功能，我们能够自动完成建模操作，例如选择物理场和研究。
如何使用模型方法来加速 COMSOL® 工作流程
方法不仅可以加快使用“App 开发器”创建仿真 App 的流程。实际上，您可以创建模型方法来自动完成重复的建模操作，从而简化工作流程。
如何生成随机非均匀材料数据
你知道有一种方法可以将具有由谱密度分布决定的指定统计属性的随机材料数据，用于生成和可视化结果吗？
如何使用模型方法创建随机几何对象
美味的奶酪和创建COMSOL Multiphysics® 模型有什么联系？在本文中，我们将以一块瑞士奶酪中的随机孔洞为例，演示如何利用方法来创建随机几何结构。
如何在 COMSOL Multiphysics® 中生成随机表面
获得在 COMSOL Multiphysics® 中生成随机表面（如粗糙表面和微结构）的全面背景和分步指南。
使用薛定谔方程计算超晶格的带隙
在最新版本的 COMSOL® 软件中，您可以在半导体模块中使用新的薛定谔方程 接口进行建模。今天这篇博文，让我们来看一个简单的示例模型，这个模型使用了此接口来估计超晶格结构的电子和空穴基态能级。通过构建类似的模型，器件工程师能够计算给定周期结构的带隙并调整设计参数，直到达到所需的带隙值。 编者注：此博文于 2020 年 1 月 23 日更新，反映了软件最新的功能和信息。 超晶格结构的有效带隙 由于量子限制效应，超晶格结构的有效带隙比体阱材料中的有效带隙更宽——电子和空穴大多被限制在阱中，其基态能量从带边缘偏移。下面显示了一个示例，其中黑色和灰色线表示导带和价带边缘，蓝色和绿色曲线分别表示电子和空穴波函数被基态能量偏移。 超晶格带隙模型的汇总图。 COMSOL Multiphysics® 模型 这个模型简单明了，易于理解。使用了两个 薛定谔方程 接口：一个用于电子，另一个用于空穴。在每个接口下，两个 电子势能 节点用于设置方波形带边缘，同样，两个 有效质量 节点用于设置阱区和势垒区的有效质量。模型中只需要包含一个超晶格结构的晶胞，端点应用 周期性条件 边界条件。 COMSOL 模型开发器树结构。 在两个特征值研究中分别求解电子和空穴的基态能量。使用 数组 一维数据集将结果从一个晶胞扩展到三个晶胞 ，这也是 COMSOL Multiphysics® 软件的新增功能。 关于 薛定谔方程 接口 在物理场接口的设置面板中有一些参数值得注意。 薛定谔方程接口的设置面板。 特征值尺度 一个重要的参数是特征值尺度 λscale (单位: J)。这个参数用于特征值研究，将无单位的特征值相对于特征能量进行缩放。例如，默认值 1eV 允许特征值的数值以 eV 为单位呈现特征能量的值。因此，1.924 的特征值（如下面的屏幕截图所示）对应于 1.924eV 的特征能量。 特征值研究的设置。 如果将特征值比例设置为 1meV，那么相同的特征值将对应于 1.924 meV 的特征能量（来自不同模型的结果）。 能量 另一个参数是能量E（单位：J），用于稳态研究以指定稳态薛定谔方程的总能量。 薛定谔方程接口中的符号约定 时谐因子 在物理场接口中执行的单分量薛定谔方程如下： -\hbar^2 \nabla \cdot \left(\frac{\nabla \Psi(\mathbf {r},t)}{2\, m_{eff}(\mathbf{r})}\right) + V(\mathbf{r},t)\Psi(\mathbf{r},t) = -i \hbar \frac{\partial}{\partial t}\Psi(\mathbf{r},t) 请注意，方程右侧的能量算子采用了与大多数量子力学教科书采用的符号相反的约定。这是因为 COMSOL Multiphysics 对时谐解采用了exp(+iωt) 的工程惯例来约定 ，而不是 exp(–iωt) 的物理学约定。薛定谔方程 接口采用工程约定，因此 COMSOL® 系列产品中的符号约定保持一致。在这种不寻常的符号约定下，动量算子也获得了相反的符号——因为平面波现在是 exp(–ikx + iωt)，而不是 exp(+ikx – […]
使用转子轴承系统模拟器分析临界转速
转子的临界转速是指系统中的振动幅度有可能导致故障的速度。用一个仿真App来分析转子设计中的临界转速。
如何在 COMSOL Multiphysics® 中为求解器添加停止条件
有时，一个仿真运行的时间太久超过了所需的时间，从而使我们无法监控中间结果或有条件地停止运行。这可能会使我们不得不紧紧盯着监视器，随时准备“突袭”。本篇博客，我们将讨论如何在 COMSOL Multiphysics® 软件中自动执行此过程。
应力线性化建模简介
在一些工程应用中，必须通过模拟一组穿过薄结构横截面的应力线性化来近似表示一般的三维应力水平。对于高压容器分析、焊缝疲劳分析以及确定混凝土中的钢筋要求等应用而言，此模拟非常重要。
如何在 COMSOL Multiphysics® 中管理多个解
3 种在COMSOL Multiphysics® 种管理多个解的方法分别是：将 2 个解组合成 1 个解；将解储存在不同的数据集中；或者加入其他解，方便对照比较。
利用最大值原理节省计算时间和资源
通过利用大型复杂模型中的最大值原理，你将节省时间和计算资源，而不必购买更大的计算机或让你需要一整夜来求解模型。
使用查找工具和自动完成工具加快建模过程
正在寻找加快模型创建流程的方法吗？1 种途径是使用“查找”和“自动完成”工具。我们讨论了如何使用这些工具，并提供了视频演示。
COMSOL® 软件 5.3 版本大幅提升建模速度
2017 年上半年，COMSOL 发布了 COMSOL Multiphysics® 软件和COMSOL Server™ 5.3 版本。这次发布的主要亮点是核心与附加产品的性能提升。
如何优化电磁线圈的间距
在设计电磁线圈时，我们可能想要调整线圈的位置，以便在特定的空间区域内获得所需的磁场强度。这可以使用 COMSOL Multiphysics® 软件附加的“AC/DC 模块”和“优化模块”产品，结合参数和形状优化来实现。接下来，让我们看看如何操作。 初始线圈设计和优化问题 假设我们的任务是设计一个线圈，使沿着部分中心线的磁场尽可能接近目标值。我们在之前的博客文章中介绍过，可以通过调整每匝线圈的电流来实现，但是，文中讨论的方法要在设计方案中为每匝线圈设计单独的电流控制。其实，我们可以对整个线圈使用单一的电流控制，并沿轴向调整线圈的间距来实现。 10 匝轴对称线圈。目标是改变中心线（绿色）处的磁场。 上图所示的线圈就是我们将要分析的案例。10 匝轴对称线圈由单个电流源驱动; 也就是说，流经每匝线圈的电流相同。最初的线圈设计将直径为 1cm 的线圈间隔为 S0 = 4cm 的距离。由于线圈是轴对称结构（我们仅对关于 z = 0 平面对称的解感兴趣），我们可以使用下图所示的简化计算域。 计算模型。我们想要改变五个线圈的位置和线圈电流。 我们的优化目标是通过改变五个线圈的线圈电流和 z 位置，使沿着一部分中心线的 Bz 场尽可能接近期望值 B0。每个线圈可以移动的距离为 ，相邻线圈之间必须存在 G0 的间隙，因此第一个线圈的偏移量具有不同的下限。我们还需要对峰值电流进行约束，将电流限制在大于零的范围内。虽然从物理上讲，没有必要将电流限制在大于零的范围内，但这样做是一个很好的优化建模的技巧，因为这样可以保持受限的设计空间更小。 更正式地讲，这些陈述可以写成： \begin{aligned}& \underset{I, \Delta Z1, \ldots ,\Delta Z5}{\text{minimize:}}& & \frac{1}{L0} \int0^{L0} \left( \frac{Bz}{B0} -1 \right) ^2 d l \\end{aligned} \begin{aligned} & \text{subject to:}& & -(S0-G0)/2 \le \Delta Z1 \leq \Delta Z{max} \\end{aligned} \begin{aligned} & & & -\Delta Z{max} \leq \Delta Z2, \ldots ,\Delta Z5 \leq \Delta Z{max} \\end{aligned} \begin{aligned} & & & G0 \le (Z5-Z4) \\end{aligned} \begin{aligned} & & & […]
优化电磁线圈电流的 3 种方法
如果使用 COMSOL Multiphysics® 软件及其附加的 AC/DC 模块与优化模块进行电磁线圈设计，您将能够快速地提出优化的迭代设计。今天，我们将研究如何通过改变线圈的驱动电流来设计线圈系统，以实现所需的磁场分布，并介绍三种不同的优化目标和约束条件。如果您对线圈模拟或优化感兴趣，这篇博客将满足您的好奇心!
