comsol多物理场仿真入门指南（可能是建模过程中最好用的数值模拟软件）

comsol多物理场仿真入门指南（可能是建模过程中最好用的数值模拟软件）COMSOL Multiphysics 是一款基于高级数值方法、用于建模和模拟物理场问题的通用软件平台。借助 COMSOL Multiphysics，用户能够解释耦合现象或多物理场现象。软件拥有超过 40多个附加模块，并可以通过电磁、力学、流体、声学和化工等领域的专用物理接口和工具，实现各物理场之间的自由耦合。软件附加的接口工具还可以将 COMSOL 仿真与常用的工程计算、CAD 和数据分析软件集成使用，进一步拓展了软件的适用性。也就是因为这个问题，超模君接触了COMSOL这款软件。说起数学建模，大部分模友应该顺势也就会想MATLAB、SPSS、R语言等软件，确实，这可是数学建模的命脉。但你会发现，MATLAB、SPSS、R语言这类的软件都偏向于数据计算，而我们回看近几年的数学建模问题。你会发现，流体力学和社会交通问题成为主要的热点，而这类型的问题，似乎并没有办法直接使用MATLAB、SP

仿真模拟问题

这下容易解决了

最近老有模友吐槽超模君好久没讲过关于数学建模的内容。

超模君一脸心塞（我容易吗我）：各位模友，别急，那今晚的主角还是留给数学建模。

说起数学建模，大部分模友应该顺势也就会想MATLAB、SPSS、R语言等软件，确实，这可是数学建模的命脉。

但你会发现，MATLAB、SPSS、R语言这类的软件都偏向于数据计算，而我们回看近几年的数学建模问题。

你会发现，流体力学和社会交通问题成为主要的热点，而这类型的问题，似乎并没有办法直接使用MATLAB、SPSS、R语言等软件来使用。

也就是因为这个问题，超模君接触了COMSOL这款软件。

COMSOL Multiphysics 是一款基于高级数值方法、用于建模和模拟物理场问题的通用软件平台。借助 COMSOL Multiphysics，用户能够解释耦合现象或多物理场现象。软件拥有超过 40多个附加模块，并可以通过电磁、力学、流体、声学和化工等领域的专用物理接口和工具，实现各物理场之间的自由耦合。软件附加的接口工具还可以将 COMSOL 仿真与常用的工程计算、CAD 和数据分析软件集成使用，进一步拓展了软件的适用性。

圆喷射燃烧器示意图

速度流的大小和流场

二氧化碳的质量分数

也就在近期，COMSOL正式发布新版本：

• COMSOL®软件 5.3 版本大幅提升建模速度。

全新的 COMSOL Multiphysics® 和COMSOL Server™5.3 版本现已正式发布。而这一次的更新确实带来很大的惊喜。

性能提升是 COMSOL® 软件 5.3 版本最引人瞩目的更新亮点，这尤其体现在求解大型模型方面。相比于 5.2a 版本，新版本软件对大型模型的处理和加载速度可提升至十倍以上。

• 通用功能更新

针对于“App 开发器”，一定会对那些用于记录、编辑以及运行方法的功能感到熟悉。

现在，“模型开发器”也添加了方法功能，可以顺利地执行复杂的建模任务。

例如，可以编写一个从文本文件导入数据来创建几何模型的方法。

通过模型方法更新模型。

“App 开发器”优化了图形 表单对象，为其添加了数据采集功能，在开发 App 时设计出交互性更佳的仿真工具。

COMSOL Server™产品是部署和管理仿真 App 的平台，管理员现在可以更加灵活地管理用户日志文件和集中式集群设置。

在 COMSOL Multiphysics 5.3 版本中，另一个令人期待的改进是可以通过局部坐标系来创建几何模型和定义物理场操作。

通过金字塔单元过渡层，还可以组合使用扫掠网格和四面体网格。

在这个示例中，金字塔单元（青色）在扫掠网格的六面体单元（绿色）周围自动生成，剩余空间则填充四面体单元（灰色）。

其他通用更新包括：

①基于快速选择过滤并查看多参数结果；

②在一维图中引入了双 y轴，支持在一张图中绘制不同尺度的不同结果。

在此示例中，天线发出的辐射在汽车线束的外表面产生了感应电流。我们使用“选择”功能非常方便地指定了此组件的电场模绘图。

• 各物理场模块的更新

在 COMSOL Multiphysics 5.3 版本中，软件添加了多个全新的教学模型和重要的演示 App，同时还对许多原有的教学模型进行了更新。可以在“发布亮点”页面中找到“案例库”路径和“案例下载”链接。

在 5.3 版本中，“CFD 模块”发布了多个重大升级。

例如，借助新增的 v2-f 湍流模型，可以对具有强湍流各向异性的流场进行高精度的模拟，这项功能在模拟流过曲面的流动时非常实用。此外，“CFD 模块”新增了代数多重网格（AMG）求解器，让大型流体仿真的运行难度大大降低。请前往“发布亮点”页面中查看全部更新内容。

新增的 v2-f 湍流模型十分实用：流过旋风分离器的弯曲表面的湍流。

将全新的 AMG 求解器应用于太阳能电池板的 CFD 仿真中。

在结构力学模块的众多更新内容中，最引人瞩目的是新增了应力线性化计算技术，这项后处理技术在模拟压力容器时尤为实用。此外，新版软件还提供了多个用于分析材料线弹性的安全系数，让用户能够迅速判断是否需要在模型中添加弹塑性分析。

另一个新增的实用功能是，可在模型中为自平衡载荷自动添加约束。在最新版本的 COMSOL® 软件中，还在时域和瞬态热声学分析中使用完美匹配层（PML）功能。

使用应力线性化功能执行计算。

“变速箱中的噪声和振动”教学模型，可在“声学模块”中的找到。

对于电磁学领域的用户来说，全新的“静电，边界元 ”接口大幅简化了电介质中电势分布的计算过程。借助新增的研究类型，用户可以快速执行集总矩阵计算。除此之外，新版本软件还带来了全新的“RF零件库”、用于射线光学的射线终止 特征，以及一个可通过求解薛定谔方程来处理量子力学问题的接口。

使用边界元模拟电容器。

传热模块方面，软件包含了可进一步扩展空气中热湿传递建模的多个特征。化工模块新增了一系列接口，可以对多孔介质反应流，以及裂隙中的流动与传递进行模拟。对于那些需要模拟粒子追踪的用户来说，他们可以借助全新的周期性条件对带扇区对称的几何模型和周期性结构执行分析。