COMSOL Multiphysics基本操作指南和常見(jiàn)問(wèn)題解答

前言

　　當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的仿真分析市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，除大量的美國(guó)軟件外，一些歐洲的先進(jìn)仿真分析軟件也相繼進(jìn)入國(guó)內(nèi)。這些軟件大多獨(dú)具特色，或者易用、快捷，或者專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)。其中，多物理場(chǎng)耦合仿真軟件COMSOL Multiphysics以其易用、快捷的前處理功能，完整、專(zhuān)業(yè)的仿真分析環(huán)境，強(qiáng)大、靈活的多物理場(chǎng)分析能力，吸引了眾人的注目。COMSOL集團(tuán)CEO Svante Littmarck博士表示：“以初學(xué)者的角度來(lái)看，COMSOL Multiphysics只需30min就可入門(mén)，其他軟件可能要三個(gè)月時(shí)間。COMSOL Multiphysics基于PDE（偏微分方程）建模，因此便于定義和求解任意場(chǎng)的耦合問(wèn)題。用戶(hù)可以自由組合軟件提供的不同專(zhuān)業(yè)模塊，對(duì)多物理場(chǎng)耦合的數(shù)量不受限制。如此一來(lái)，用戶(hù)不必再為解決多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題，租用或購(gòu)買(mǎi)更多專(zhuān)業(yè)的軟件了”?！　∨c很多成立于20世紀(jì)六七十年代的CAE軟件公司相比，成立于1986年的COMSOL發(fā)展非常之快。據(jù)現(xiàn)任CEO Svante Littmarck博士和總裁Farthad Saeidi先生介紹，“在瑞典的斯德哥爾摩成立COMSOL AB公司9年后，第一個(gè)商品化的軟件——PDEtools（偏微分方程工具包）就推出了。由于產(chǎn)品在有限元建模方面獨(dú)具特色，受到了用戶(hù)的歡迎，從此COMSOL進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。1999年，Littmarck博士和Saeidi先生發(fā)布了鼎鼎大名的FEMLAB1.0版本；2004年，F(xiàn)EMLAB 3.0版本發(fā)布，功能得到了極大地加強(qiáng)，并擺脫了Matlab的構(gòu)架。在2005年，F(xiàn)EMLAB正式更名為COMSOL Multiphysics，并發(fā)布了COMSOL Multiphysics 3.2版本”。從一個(gè)單純的有限元建模工具集成到獨(dú)立的科學(xué)建模、多物理場(chǎng)耦合分析計(jì)算軟件，COMSOL僅用了20年。而同樣的路程，很多老牌公司用了30年，甚至更久的時(shí)間，COMSOL的發(fā)展活力可見(jiàn)一斑。

內(nèi)容概要

本書(shū)主要分兩篇，第一篇以軟件解題思路作為主線，介紹了軟件的基本知識(shí)、基本操作、各種接口及用戶(hù)如何快速靈活地掌握軟件的使用；第二篇以軟件使用技巧和經(jīng)驗(yàn)作為主要內(nèi)容，幫助用戶(hù)解決使用過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題并掌握軟件的使用技巧。    本書(shū)適合理工科專(zhuān)業(yè)本科生和研究生學(xué)習(xí)，也可作為上述專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員和教師的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

導(dǎo)讀　一、數(shù)值模擬綜述　二、CAE技術(shù)在工程分析、科研、教學(xué)中的應(yīng)用　三、有限元的未來(lái)是多物理場(chǎng)第一篇　基礎(chǔ)操作指南　第一章　COMSOL Multiphysics簡(jiǎn)介　  1.1  什么是Multiphysics？　  1.2　COMSOL Multiphysics分析功能及應(yīng)用領(lǐng)域　  1.3　硬件要求和操作系統(tǒng)平臺(tái)　  1.4　COMSOL Multiphysics 3.5a介紹　  1.5　COMSOL Multiphysics的學(xué)習(xí)方法　第二章　COMSOL Multiphysics簡(jiǎn)明安裝指南　　2.1  Windows單機(jī)版安裝說(shuō)明　　2.2  Windows網(wǎng)絡(luò)版安裝說(shuō)明　第三章　COMSOL Multiphysics幫助文檔　　3.1　幫助文檔分類(lèi)　　3.2　幫助文檔的內(nèi)容　　3.3　如何使用幫助文檔　第四章　COMSOL Multiphysics建模與分析　　4.1　文件系統(tǒng)介紹　　4.2　單位系統(tǒng)　　4.3　基于COMSOL Multiphysics的多物理場(chǎng)建模策略　　4.4　CAD建模與CAD外部接口　　4.5　網(wǎng)格剖分及Mesh外部接口　　4.6　COMSOL Multiphysics的常用變量　　4.7　COMSOL Multiphysics的求解器　　4.8　注意事項(xiàng)　　4.9　后處理　第五章　COMSOL Multiphysics操作界面說(shuō)明　　5.1　2D圖形操作界面　　5.2　編輯Edit　　5.3　選項(xiàng)菜單0ptions　　5.4　繪圖Draw　　5.5　物理Physics　　5.6　網(wǎng)格剖分Mesh　　5.7　求解Solve　　5.8　后處理Postprocessing　　5.9　多物理場(chǎng)Multiphysics　　5.10　3D圖形操作界面　第六章　案例　　6.1　尋找最小曲面　　6.2　計(jì)算混合器的效率　　6.3　計(jì)算電熱耦合問(wèn)題　第七章　弱解形式入門(mén)　  7.1　彈性靜力學(xué)PDE及其彈性能量方程　  7.2　靜態(tài)電流傳導(dǎo)和能量的生成　  7.3　傳熱PDE方程和能量形式　  7.4　泛函極小值　  7.5　彈性靜力學(xué)問(wèn)題變分　  7.6　弱形式　  7.7　COMSOL Multiphysics的弱形式用法　  7.8　有限元方法　  7.9　抽象和幾何解釋　  7.10　弱解的應(yīng)用　第八章　本篇小結(jié)篇二篇　常見(jiàn)問(wèn)題及解答　第一章　安裝類(lèi)　  1.1  COMSOL Multiphysics支持Mac Intel平臺(tái)嗎？　  1.2　安裝時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤信息：“發(fā)生致命異常，程序?qū)⑼顺觥?，或“不合要求的鏈接”，或“致命錯(cuò)誤”　  1.3　插入安裝DVD時(shí)系統(tǒng)重啟或出現(xiàn)藍(lán)屏　  1.4　如何獲取一個(gè)Flexlm的Hostid？　  1.5　當(dāng)授權(quán)管理器在一臺(tái)有防火墻的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，且客戶(hù)端在防火墻外客戶(hù)端程序顯示信息“License error.96”或“License error.15”　  1.6　COMSOL Multiphysics盾授權(quán)支持Windows平臺(tái)，如何進(jìn)行操作？　  1.7　無(wú)法啟動(dòng)COMSOL Multiphysics，得到授權(quán)錯(cuò)誤信息　  1.8　錯(cuò)誤信息：License error.15 Cannot connect to license server system　  1.9　單機(jī)版（NSL）報(bào)錯(cuò)　　……　第二章　前處理類(lèi)　第三章　應(yīng)用類(lèi)之電磁　第四章　應(yīng)用類(lèi)之聲學(xué)　第五章　應(yīng)用類(lèi)之結(jié)構(gòu)力學(xué)　第六章　應(yīng)用類(lèi)之流體力學(xué)　第七章　應(yīng)用類(lèi)之傳熱　第八章　應(yīng)用類(lèi)之其他　第九章　求解　第十章　后處理　第十一章　常見(jiàn)錯(cuò)誤信息附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　②瞬態(tài)的相對(duì)公差和絕對(duì)公差。瞬態(tài)問(wèn)題求解時(shí)，后續(xù)的時(shí)間步長(zhǎng)對(duì)初始時(shí)間步長(zhǎng)得到的結(jié)果依賴(lài)性很強(qiáng)，當(dāng)這兩個(gè)公差設(shè)定的不夠精確時(shí)，初始結(jié)果精度不夠，容易造成后續(xù)時(shí)間步的不收斂。　?、圩畲蟮鷶?shù)。缺省設(shè)定為25次，通常是足夠大了。但有時(shí)候求解時(shí)程序報(bào)錯(cuò)：達(dá)到最大時(shí)間步，但結(jié)果未收斂。這說(shuō)明經(jīng)過(guò)25次迭代，仍然未達(dá)到收斂，用戶(hù)可以將它改得更大，進(jìn)行更多次迭代?！　、鼙４娼Y(jié)果到文件。當(dāng)求解瞬態(tài)或參數(shù)化問(wèn)題時(shí)，COMSOL Multiphysics缺省是將結(jié)果保存在內(nèi)存中，這樣可以節(jié)省與硬盤(pán)交換數(shù)據(jù)的時(shí)間，但這樣做的后果就是內(nèi)存被占用。當(dāng)用戶(hù)遇到開(kāi)始能收斂計(jì)算，但經(jīng)過(guò)幾個(gè)時(shí)間步后提示內(nèi)存不足，就可以選中這個(gè)選項(xiàng)?！　、菟矐B(tài)時(shí)間步長(zhǎng)跳躍太快。在時(shí)間步長(zhǎng)選項(xiàng)中，輸出時(shí)間保存有兩種選擇：指定時(shí)間和由求解器保存步長(zhǎng)。前者是用戶(hù)自己指定的時(shí)間，后者是求解器決定的時(shí)間。結(jié)合由求解器決定時(shí)間步長(zhǎng)：自由、精確和中繼，就可以決定真實(shí)求解的時(shí)間步長(zhǎng)。其中，自由是由求解器自己判斷，當(dāng)收斂性好時(shí)，步長(zhǎng)會(huì)跳躍的很快。對(duì)于某些需要限定時(shí)間步長(zhǎng)的模型，用戶(hù)應(yīng)該選中精確，即采用用戶(hù)自定義的步長(zhǎng)。另一個(gè)策略是采用中繼，即由求解器決定步長(zhǎng)，但是在每個(gè)時(shí)間段中至少求解一次。當(dāng)然，用戶(hù)也可以通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)非線性求解器步長(zhǎng)的方式來(lái)協(xié)調(diào)。

編輯推薦

　　《COMSOL Multiphysics基本操作指南和常見(jiàn)問(wèn)題解答》說(shuō)明如何使用COMSOL Multiphysics建立復(fù)雜多物理場(chǎng)仿真模型，價(jià)紹進(jìn)階的建模技巧，并通過(guò)問(wèn)與答的方式，為使用者提供大量的參考資料?！　⌒屡d的有限元方法為多物理場(chǎng)分析提供了一個(gè)新的機(jī)遇，滿(mǎn)足了工程師對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)的求解需要，有限元的未來(lái)在于多物理場(chǎng)仿真！　　COMSOL Multiphysics作為全球第一個(gè)大型多物理場(chǎng)完全耦合有限元分析仿真平臺(tái)，正在逐步領(lǐng)導(dǎo)有限元分析的潮流。

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