通用 博客文章
仿真在生物医药行业的应用日益增长
从植入物和支架到核磁共振成像和脊髓刺激，数值建模对于生物医学设备的开发至关重要。了解更多信息，并聆听该行业主要参与者的发言。
如何对卷绕和翘曲几何形状进行建模？
CAD 零件通常设计为未变形的制造状态。 然而，当谈到分析时，我们只对变形的组装状态感兴趣。
如何使用 COMSOL® 模拟代谢反应网络
某些冰淇淋、布丁和糖果具有非常鲜艳的黄色，这种黄色来自维生素 B2。 该补充剂的制造是代谢反应网络的一个例子……
在 COMSOL Multiphysics® 中曲线拟合解数据
我们讨论了连续解数据的曲线拟合、正交性的概念，以及如何将解数据拟合到一组正交函数以进行简单方便的后处理操作。
如何将 COMSOL 图像链接到 Microsoft® PowerPoint® 演示文稿中
您知道您可以在 Microsoft®PowerPoint® 演示文稿中轻松地从 COMSOL Multiphysics® 导入、更新和替换模型图像吗?
COMSOL Multiphysics® 在生物医学领域的 8 种应用
从机械心脏泵植入物、疫苗存储装置到血液分析仪，生物医学应用本质上通常是多物理场。因此，多物理场仿真可以帮助从根本上改变生物医学设备和流程的设计和分析方式。今天这篇博客，我们分享了 8 个真实的例子，来介绍生物医学领域的工程师和研究人员如何使用 COMSOL Multiphysics® 软件驱动他们创新的救生设计。 1. 左心室辅助装置 心脏衰竭，或称充血性心力衰竭，仅在美国就影响了超过 600 万成年人。当心脏不能向全身输送足够的血液和氧气时，就会发生这种常见的疾病。帮助缓解心力衰竭的一种方法是使用左心室辅助装置（LVAD），这是一种机械泵，植入胸腔后可提供循环支持。左心室辅助装置通常被称为 “移植的桥梁”，因为它们通常用于治疗等待心脏移植的病人。不仅如此，它们也可以被用作因客观医疗条件而无法接受心脏移植的病人的长期治疗方案。 正如预期的那样，左心室辅助装置的设计通常很复杂。他们需要： 足够的功率（大约10 瓦左右），可以正常运行 足够小，可以装进病人的胸膛 由与人体相容的材料制成 为了设计具备所有这些品质的左心室辅助装置，雅培实验室的研究人员使用了仿真技术。例如，他们使用 COMSOL Multiphysics 帮助设计了左心室辅助装置的离心泵。为了防止血液在泵内和泵周围凝结（设计 左心室辅助装置 时的一个常见挑战），研究人员在 左心室辅助装置 的设计中加入了一个磁悬浮转子。使用COMSOL，研究人员能够对 左心室辅助装置中的转子和湍流进行建模和分析。 磁悬浮转子的仿真（左上），泵腔内流体流动的 CFD 仿真（左下），以及 左心室辅助装置 的离心泵示意图（右）。 此外，研究人员还对左心室辅助装置的控制器进行了机械冲击分析，用于研究它的弹性。这个控制器有助于左心室辅助装置的供电、控制和性能监控。 “我每天都在使用 COMSOL Multiphysics，包括概念验证模型和模拟非常复杂的、具有详细 CAD 几何结构和多种相互作用的物理特性。我花费了数个月在一些复杂模型上以获得我所有需要的信息。” – Freddy Hansen, 雅培实验室高级研发工程师 2. 疫苗储存 根据美国疾病控制和预防中心的说法，疫苗储存在减轻常见可预防疾病的传播方面发挥着重要作用。然而，由于严格的温度要求，许多疫苗在存储过程中会变质，从而造成浪费。 作为全球公益项目的一部分，Intellectual Ventures 公司创新设计了一种被动式疫苗储存装置，用于将疫苗安全地运送到世界各地。它的设计只需要使用一批冰就可以将疫苗保持在 0°C~10°C。它的外壳具有多层绝缘，包括反射铝薄层、低导电空间和非导电真空空间。被动式疫苗储存装置不需要外部电源就可以工作。 在 COMSOL Multiphysics 中进行的被动式疫苗储存装置热仿真。 在设计阶段，研究人员在一个与撒哈拉以南非洲地区温度相似的环境室中测试了几个被动式疫苗储存装置原型的性能。为了优化被动式疫苗储存装置系统的设计，在建造原型之前，该团队使用了 COMSOL Multiphysics 以及它附加的各种产品，包括传热模块和分子流模块。 通过实验和模拟，该团队能够设计出一种容易运输的被动式疫苗储存装置，可以将疫苗冷藏长达一个月，从而能够将疫苗安全运输到世界各地，甚至是在电力有限或没有电的地方。 3. 消融技术 2020 年，肝癌是全球癌症相关死亡的第三大常见原因，导致了超过 80 万人丧生。这种疾病有时用消融技术进行治疗。这是一种微创治疗，可以在不切除肝脏肿瘤的情况下破坏它们。治疗肝癌的两种消融术包括： 射频消融 (RF)，使用针状探针传递高频电流来加热和杀死肿瘤内的癌细胞 微波消融 (MW)，使用针状探针发送电磁波来破坏肿瘤内的癌细胞 许多执行这类消融治疗的医疗专业人员面临的一个共同挑战是，他们无法获得有关这些程序有效性的实时反馈。为了解决这各问题，射频和微波消融技术的领先开发商——美敦力公司的一个研究团队使用仿真设计了具有更强的可预测性和有效性的新型消融探针。在他们的工作中，该团队使用 COMSOL Multiphysics 和附加的射频模块来优化探头的发射和接收特性。 4.老花眼 随着年龄的增长，我们的眼睛会出现越来越难以聚焦近距离的物体的情况。这种情况被称为老花眼，会影响到世界上大多数年龄到了65岁的人。老花眼的主要原因是晶状体形状的变化，晶状体是眼睛内部的一个微小结构。在我们年轻的时候，晶状体很薄且有弹性，但随着时间的推移，它会逐渐变厚，弹性变差。如果不加以矫正，老花眼会是造成视力障碍的最常见原因。 老花眼可以通过使用眼镜、隐形眼镜或简单的放大镜来缓解。一种更深入的治疗形式是屈光手术。但是，所有这些选择都有其自身的缺点和限制。 用于帮助研究老花眼的人眼模型。 为了推进老花眼的研究并治疗老花眼的根本原因，瑞士医疗器械公司 Kejako 的研究人员创建了一个人眼的 3D 机械模型。使用 […]
优化扬声器组件的 3 个示例
无论是在家庭影院系统、健身房还是大型音乐会场地，扬声器都需要达到最佳性能。 一种方法是对其组件进行形状或拓扑优化研究。
三维感应加热模型的高效网格划分策略
您对三维感应加热模型的高效网格划分策略感兴趣吗？在这篇博客中，我们将演示如何根据单元类型划分网格。
对流-固耦合问题进行拓扑优化的新方法
许多拓扑优化方法仅适用于纯学术范围内的 FSI 问题。 输入用于流体结构设计的 TOBS-GT 算法…
使用 COMSOL 理解地震波的行为
1906年，发生了加利福尼亚地震。 1908年，有劳森报告。 1910 年，Harry Fielding Reid 提出了弹性回弹理论。 继续深入研究地震学…
在控制系统模型中添加一个全状态空间反馈控制器
获得全状态反馈的简要概述，学习如何使用状态空间控制器插件，并获得使用质量-弹簧-阻尼器系统实例实现该插件的演示。
将自适应网格细化与数据过滤相结合
在我们之前关于数据过滤的博客文章的后续文章中，我们演示了如何为具有非均匀热负载的热模型实现自适应网格细化和亥姆霍兹滤波器。
通过数据滤波提高模型性能
想要在您的模型中包含实验数据作为负载或边界条件，但数据随空间或时间变化并且有噪声？ 尝试实现数据过滤，例如亥姆霍兹过滤器。
利用拓扑优化设计区域热网
发电厂在冬季可以利用热电联产达到高效供电。它是如何做到的呢？依靠区域热网。以前，这种网络设计仅限于小型网络的线性模型或非线性模型。最近的研究表明，我们可以使用基于梯度的优化的非线性模型设计大型网络（参考文献 2）。
如何将点云数据转换为曲面和实体
在实际仿真过程中，并不是所有分析都是以 CAD 模型开始的。有时，我们唯一可用的数据仅是一系列点数据，也称为点云数据。在这篇博客中，我们将演示如何将点云数据转换为可在 COMSOL Multiphysics® 软件中进行仿真分析的几何模型。
将全局方程引入全耦合目标搜索法
今天，我们将在 COMSOL Multiphysics® 软件的模型中引入一个目标搜索方程，该方程与全耦合方法结合使用可以求解非线性问题。在计算上，尽管这种方法比我们之前介绍的分离式求解方法成本更高，但其在鲁棒性方面却具有一些独特的优势，并能够突显 COMSOL® 软件的一个核心优势。
将目标搜索的方法引入分离式求解器
分离式求解方法是 COMSOL Multiphysics® 软件的核心技术之一，它可以快速求解非线性多物理场（和单物理场）问题得到收敛解。你是否知道？我们还可以通过引入一个额外的全局方程来扩充这个求解方法，其中，全局方程能用于调整模型输入来实现所需的输出。
分形、噪声和状态变量
今天我们将为您介绍 COMSOL Multiphysics® 软件中一个强大的工具——状态变量。你将学习如何用它们生成分形，例如著名的芒德布罗集合（Mandelbrot set），也就是所谓的分形噪声。生成分形不是状态变量的最典型应用。
圣诞老人在派送礼物过程中遇到挑战
节日快乐！ 客座博主 Winter Frost 回来讨论如何在北极使用仿真来帮助圣诞老人起飞。
借助仿真实现声呐系统的快速原型设计
借助多物理场仿真技术，诺斯罗普·格鲁曼公司（Northrop Grumman Corporation，NGC）快速完成了声呐系统的创新设计和实现。Lauren Lagua 是 NGC 水下系统部门声呐集成团队成员之一，她在 2020 年北美 COMSOL 用户年会的主题演讲中，讨论了如何使用 COMSOL Multiphysics® 软件在声呐系统开发中进行快速原型设计。文中摘录了她的一些演讲内容，并附加了完整的视频演讲，欢迎浏览。 视频演讲：NGC 如何使用 COMSOL Multiphysics® 进行快速原型设计 NGC 的快速原型设计流程 在 NGC 公司，工程师遵循着快速原型设计的流程，该流程包括四个部分，其中前三个部分经常重复多次： 原型设计 原型制造 测试与设计验证 最终设计的制造 Lauren Lagua表示，在该流程的每一个环节都使用了多物理场仿真技术。 原型设计 在为声呐系统设计换能器（Tonpilz 型压电换能器案例模型）时，工程师会通过测试不同的参数设置，来了解如何最好地实现项目的总体目标。他们可能会尝试测试材料（例如新的压电材料）、几何形状和频率等参数。Lauren 团队使用 COMSOL Multiphysics 的 压力声学、固体力学、静电 和电路 接口，确定了不同的参数变化如何影响其设计。 在测试新材料时，团队经常缺少供应商提供有关材料属性的所有必要信息。因此，他们使用 COMSOL Multiphysics 评估已有信息测试材料属性，并将评估结果与 COMSOL 模型进行比较来估计材料性质。 主题演讲的屏幕截图，显示了换能器设计中使用的材料。 原型制造 NGC 团队在建立好模型并运行之后，会在整个原型制造过程中执行一系列测试，并将其与模拟结果进行比较。有时结果会不匹配，例如模型中可能缺少物理场。有时，Lagua能够在原型中发现制造问题。例如，当将压电材料黏合到背衬基板时，可能会出现气泡或黏合不良等问题。 Lagua 对导致问题的原因进行了假设，并在 COMSOL Multiphysics 中模拟了其假设。通过将模型结果与原始原型的假设进行比较，Lagua 能够快速对制造问题进行故障排除并纠正。 测试和验证 准备好原型后，NGC 团队将对其电气和声学特性进行系统级测试。 电气测试包括阻抗测试和电容测量。 在声学方面，NGC 公司使用了最先进的声学测试设备。该设备是私营企业最大的测试池，直径为 15 米，可容纳约 1500 立方米水，并用红木衬砌，以建造一个理想的宽带声学测试环境（模仿开放水域环境）。声学测试池用于测量声呐换能器中的发射电压响应，远场电压灵敏度和辐射方向图。该设备的测试结果将被反馈回模型中，并进行验证模型，或者在必要时进行调整。 声学测试池。图片由 Northrop Grumman Corporation 提供。 一旦设计通过了快速原型设计流程的前三个阶段，就可以一次又一次地快速迭代它们，直到准备好制造出最终设计版本为止。 微型无人水下飞行器的声呐 在 Lagua 的主题演讲中，她以 NGC 公司的一个项目为例说明了如何借助仿真快速实现声呐系统的原型制造。该项目成功使用 COMSOL […]
如何从命令行运行 COMSOL Multiphysics®
您知道吗，您可以从命令行运行相同 COMSOL Multiphysics® 模型文件的重复变体，并自动导出数据
如何将仿真结果自动生成 Microsoft® PowerPoint®演示文稿
一步一步学习如何从您的模型中直接从COMSOL Multiphysics®软件轻松生成Microsoft®PowerPoint®幻灯片。
Veryst 使用 COMSOL Multiphysics® 模拟室外跑步者之间的飞沫传播
在 2020 年 3 月之前，钥匙、手机和钱包是我们出门前必需携带的三件物品。为了控制新冠病毒（COVID-19）的传播，口罩现在成为了第四件必需品。美国疾病控制与预防中心（CDC）的主任 Robert Redfield 博士表示，口罩是“我们减缓和阻止病毒传播的最强大武器之一”（参考文献1）。
庞巴迪运输公司使用仿真 App 设计电感器
庞巴迪运输公司(Bombardier Transportation)是全球铁路运输解决方案提供应商，与 60 个国家的 200 个主要城市建立了合作关系。事实上，每天有超过 5 亿乘客会乘坐庞巴迪的制造的列车。这些列车的部件需要根据不同客户的要求,以及不同供应商的规格要求定制。