COMSOL Multiphysics基本操作指南和常見問題解答

前言

　　當前，國內(nèi)的仿真分析市場蓬勃發(fā)展，除大量的美國軟件外，一些歐洲的先進仿真分析軟件也相繼進入國內(nèi)。這些軟件大多獨具特色，或者易用、快捷，或者專業(yè)性強。其中，多物理場耦合仿真軟件COMSOL Multiphysics以其易用、快捷的前處理功能，完整、專業(yè)的仿真分析環(huán)境，強大、靈活的多物理場分析能力，吸引了眾人的注目。COMSOL集團CEO Svante Littmarck博士表示：“以初學者的角度來看，COMSOL Multiphysics只需30min就可入門，其他軟件可能要三個月時間。COMSOL Multiphysics基于PDE（偏微分方程）建模，因此便于定義和求解任意場的耦合問題。用戶可以自由組合軟件提供的不同專業(yè)模塊，對多物理場耦合的數(shù)量不受限制。如此一來，用戶不必再為解決多物理場耦合問題，租用或購買更多專業(yè)的軟件了”。　　與很多成立于20世紀六七十年代的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具特色，受到了用戶的歡迎，從此COMSOL進入了快速發(fā)展時期。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，并擺脫了Matlab的構架。在2005年，F(xiàn)EMLAB正式更名為COMSOL Multiphysics，并發(fā)布了COMSOL Multiphysics 3.2版本”。從一個單純的有限元建模工具集成到獨立的科學建模、多物理場耦合分析計算軟件，COMSOL僅用了20年。而同樣的路程，很多老牌公司用了30年，甚至更久的時間，COMSOL的發(fā)展活力可見一斑。

內(nèi)容概要

本書主要分兩篇，第一篇以軟件解題思路作為主線，介紹了軟件的基本知識、基本操作、各種接口及用戶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)驗作為主要內(nèi)容，幫助用戶解決使用過程中遇到的一些問題并掌握軟件的使用技巧。    本書適合理工科專業(yè)本科生和研究生學習，也可作為上述專業(yè)的工程技術人員和教師的參考書。

書籍目錄

導讀　一、數(shù)值模擬綜述　二、CAE技術在工程分析、科研、教學中的應用　三、有限元的未來是多物理場第一篇　基礎操作指南　第一章　COMSOL Multiphysics簡介　  1.1  什么是Multiphysics？　  1.2　COMSOL Multiphysics分析功能及應用領域　  1.3　硬件要求和操作系統(tǒng)平臺　  1.4　COMSOL Multiphysics 3.5a介紹　  1.5　COMSOL Multiphysics的學習方法　第二章　COMSOL Multiphysics簡明安裝指南　　2.1  Windows單機版安裝說明　　2.2  Windows網(wǎng)絡版安裝說明　第三章　COMSOL Multiphysics幫助文檔　　3.1　幫助文檔分類　　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　　4.9　后處理　第五章　COMSOL Multiphysics操作界面說明　　5.1　2D圖形操作界面　　5.2　編輯Edit　　5.3　選項菜單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　計算混合器的效率　　6.3　計算電熱耦合問題　第七章　弱解形式入門　  7.1　彈性靜力學PDE及其彈性能量方程　  7.2　靜態(tài)電流傳導和能量的生成　  7.3　傳熱PDE方程和能量形式　  7.4　泛函極小值　  7.5　彈性靜力學問題變分　  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　弱解的應用　第八章　本篇小結篇二篇　常見問題及解答　第一章　安裝類　  1.1  COMSOL Multiphysics支持Mac Intel平臺嗎？　  1.2　安裝時出現(xiàn)錯誤信息：“發(fā)生致命異常，程序將退出”，或“不合要求的鏈接”，或“致命錯誤”　  1.3　插入安裝DVD時系統(tǒng)重啟或出現(xiàn)藍屏　  1.4　如何獲取一個Flexlm的Hostid？　  1.5　當授權管理器在一臺有防火墻的計算機上運行，且客戶端在防火墻外客戶端程序顯示信息“License error.96”或“License error.15”　  1.6　COMSOL Multiphysics盾授權支持Windows平臺，如何進行操作？　  1.7　無法啟動COMSOL Multiphysics，得到授權錯誤信息　  1.8　錯誤信息：License error.15 Cannot connect to license server system　  1.9　單機版（NSL）報錯　　……　第二章　前處理類　第三章　應用類之電磁　第四章　應用類之聲學　第五章　應用類之結構力學　第六章　應用類之流體力學　第七章　應用類之傳熱　第八章　應用類之其他　第九章　求解　第十章　后處理　第十一章　常見錯誤信息附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

　　②瞬態(tài)的相對公差和絕對公差。瞬態(tài)問題求解時，后續(xù)的時間步長對初始時間步長得到的結果依賴性很強，當這兩個公差設定的不夠精確時，初始結果精度不夠，容易造成后續(xù)時間步的不收斂。　?、圩畲蟮鷶?shù)。缺省設定為25次，通常是足夠大了。但有時候求解時程序報錯：達到最大時間步，但結果未收斂。這說明經(jīng)過25次迭代，仍然未達到收斂，用戶可以將它改得更大，進行更多次迭代?！　、鼙４娼Y果到文件。當求解瞬態(tài)或參數(shù)化問題時，COMSOL Multiphysics缺省是將結果保存在內(nèi)存中，這樣可以節(jié)省與硬盤交換數(shù)據(jù)的時間，但這樣做的后果就是內(nèi)存被占用。當用戶遇到開始能收斂計算，但經(jīng)過幾個時間步后提示內(nèi)存不足，就可以選中這個選項?！　、菟矐B(tài)時間步長跳躍太快。在時間步長選項中，輸出時間保存有兩種選擇：指定時間和由求解器保存步長。前者是用戶自己指定的時間，后者是求解器決定的時間。結合由求解器決定時間步長：自由、精確和中繼，就可以決定真實求解的時間步長。其中，自由是由求解器自己判斷，當收斂性好時，步長會跳躍的很快。對于某些需要限定時間步長的模型，用戶應該選中精確，即采用用戶自定義的步長。另一個策略是采用中繼，即由求解器決定步長，但是在每個時間段中至少求解一次。當然，用戶也可以通過手動調(diào)節(jié)非線性求解器步長的方式來協(xié)調(diào)。

編輯推薦

　　《COMSOL Multiphysics基本操作指南和常見問題解答》說明如何使用COMSOL Multiphysics建立復雜多物理場仿真模型，價紹進階的建模技巧，并通過問與答的方式，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分析提供了一個新的機遇，滿足了工程師對真實物理系統(tǒng)的求解需要，有限元的未來在于多物理場仿真！　　COMSOL Multiphysics作為全球第一個大型多物理場完全耦合有限元分析仿真平臺，正在逐步領導有限元分析的潮流。

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