功能强大的多物理场耦合分析软件 - 下载本文

中仿科技公司 CnTech Co.,Ltd

? ? ?

电磁波完美匹配层

吸收边界和损耗材料的本征频率分析

对所有类型电磁场中任意形状的波形与非线性材料进行2D 和 3D仿真。

将一束YAG(l = 1.06 ìm)激光脉冲光束聚焦在一块非线性晶体内,使得光束的束腰位于晶体内。这束光在三个时间点(22 飞秒, 61飞秒, 90飞秒)的不稳定波传播图像如图所示 8.5.地球科学模块:

COMSOL Multiphysics的地球科学模块包含了大量针对地下水流的简易模型界面。这些界面允许快速、便捷地使用描述多孔介质流体的Richards方程、Darcy定律、Darcy定律的Brinkman扩展,以及自由流体中的Navier-Stokes方程。此外,该模块还处理了多孔介质中的热量传输和溶质反应,模型库中几乎囊括了从多孔介质中油和气体的流动到地下水流中的分布。

地球科学模块使得COMSOL Multiphysics可以解决地球物理和环境科学中的一些问题。无论怎样,基础的物理科学提高了我们对重要资源的使用,影响了环境的变化,改变了地貌形状。地球物理学的分析领域几乎包括了所有的范围。COMSOL Multiphysics提供了预设的物理模型,这允许您将您自己的控制方程和自由表达式写入模型的性质中去。因此,在有限元分析中,解决地球科学所面临的简单或者复杂问题,使用COMSOL Multiphysics将它们耦合起来进行分析是非常方便简捷的。

物理特性:

? ? ? ? ?

在多结构介质中的热传导,其中等温线为一个放射性热源

热传导和对流方式的热传递能够通过小规模的速度改变描述热量的扩散

Richards方程表达了变饱和多孔介质中的流动,包括针对压力、压力水头和液压压头的分析 Darcy准则包含了饱和孔隙介质中由于压力梯度和重力势能引起的缓流分析

Brinkman方程描述了孔隙介质中的快速流动流体分析(速度足够快,以至于由于剪切作用引起的能量耗散不能忽略)

地球科学模块建立了很多基础物理显示方程式用于地质上的研究,并囊括了广泛应用领域的很多实例模型。在模块中的应用模型包括自由表面流动、多孔介质中的流体流动、热传递和化学转换等问题。模块中方程的建立在COMSOL Multiphysics中是特殊的,以描述固体、流体、流-固系统的复杂性。模型库中包含了一些常规

全国统一客户服务热线:400 888 5100 网址: www.CnTech.com.cn 邮箱:info@cntech.com.cn - 11 -

中仿科技公司 CnTech Co.,Ltd

和创新分析的案例,并有详细的分布讲解帮助资料。其中许多例子都是验证其它程序的benchmark案例。专家库中还包含了一系列多孔介质中微尺度的流动分析(在固体的岔路点缝隙之间使用Navier-Stokes方程)。对于多孔弹性分析和电磁方程分析的固体变形中,模型可以连接到外部的物理特征。

地球科学模块的新特征

? ? ? ? ?

对于非均匀材料系统的热传导和对流问题,可计算有效性质的材料表格 作为放射性热源刻画等温线的界面

可以添加热量耗散的选项,其结果来自于孔内的流速和固体岔路的流体分叉 对于开放式系统和多孔介质中流体流动的分析

对于不同饱和程度的多孔介质,使用已知的分析公式,对实验数据进行差值,并输入任意表达式,以估测非线性的保持力和渗透性

? ? ? ? ? ? ?

对于可流动和不可流动区域介质内流体建模的辅助系数,例如化学传输性质的边-边输入 从计算结果中评估溶质的运动 可预定以水动力耗散张量 描述流量边界条件

在点和边上设定时间控制的约束条件和流量 从环境流体分析到石油工程,研究领域的案例模型

在COMSOL Multiphysics中问题的函数化,包括非限制的多物理场耦合,控制方程和定义材料属性的表达式。

8.6.Acoustics Module 声学模块

声学模块主要用于分析那些产生、测量和利用声波的设备和仪器。

声学模块中不但无缝耦合声学相关的行为,而且与COMSOL其它物理现象也可进行直接耦合,如结构力学和流体流动。

应用领域:

? ? ? ?

结构振动 空气声学 声压测量 阻尼分析

全国统一客户服务热线:400 888 5100 网址: www.CnTech.com.cn 邮箱:info@cntech.com.cn

- 12 -

中仿科技公司 CnTech Co.,Ltd

主要特征:

? ? ?

固体,静态流体中声波的传播过程模拟 运动物理场中的空气声学模拟 阻尼模型

流体阻尼,Delaney-Bazley 模型 固体阻尼,雷利阻尼

? ? ?

固体和流体中声压的完美匹配层法 自动远场后处理 全新模型库

测试汽车车厢内声波的特征模态 8.7.化学工程模块:

化学工程模块主要用于模拟分析:

? ? ? ?

反应堆; 过滤和分离器; 热交换器;

其它化学工业中的常见设备。

此模块主要处理化学工程师们经常注意的流体流动、扩散、反应过程的耦合场以及热传导耦合场等问题。这个模块可以通过使用图形建模方式或者基于方程的建模方式,来满足化学反应工程和传热现象的建模工作。

全国统一客户服务热线:400 888 5100 网址: www.CnTech.com.cn 邮箱:info@cntech.com.cn

- 13 -

中仿科技公司 CnTech Co.,Ltd

静态搅拌器中刀片周围的浓度和压力场可以提供相当多的信息。上图中的模型将流体流动动态平衡和两种混合物的材料平衡耦合在一起,通过沿着流体轨迹混合物横截面上的离心计算,给出了对搅拌效率的模拟结果。

在COMSOL Multiphysics中化学工程模块分为以下几种应用部分:

? ? ? ? ? ?

动量平衡;

流体流动的Navier-Stokes方程; 多孔介质流动的Darcy定理;

对于多孔介质流动和粘体动量传递Darcy定理的Brinkman的扩展; 非牛顿流动; 非等温流动;

化学工程模块的新特征:

? ? ? ? ? ? ?

Maxwell-Stefan模型对于浓缩液流动过程的建模; Nernst-Planck模型对于电化学和动电学流动上的应用; 理想气体非等温流动的应用模型;

多孔介质(包括非定常密度流体)流动的扩展应用模型; 流体动力模型表面总反力变量的后处理; 各种应用模型的材料库;

多物理场中的k-epsilon应用模型以及快速收敛。

8.8.微机电模块:

COMSOL Multiphysics的微机电模块(MEMS)包含了从微观流体学、电磁-结构、温度–结构和流体-结构的相互耦合的预设分析功能。附属的模型库中含有详细的案例以说明怎样建立微机电力学模型,如激励器,传感器和微观流体设备等。模型通过处理一些带有移动边界条件,固体部件的大变形问题。

全国统一客户服务热线:400 888 5100 网址: www.CnTech.com.cn 邮箱:info@cntech.com.cn

- 14 -

中仿科技公司 CnTech Co.,Ltd

此模型研究了一个微反射镜上施加预应力后的变形情况。通过使用不同的多层材料进行模拟。 COMSOL Multiphysics的微机电系统模块(MEMS)以解决微机电研究和开发过程中的建模问题。模型处理的主要问题是电动机械耦合、温度-机械耦合、流体结构耦合和微观流体系统问题。模型库中的案例主要分为三大类:覆盖了传感器、激励器,微观流体部件和设备领域。由于几乎所有的MEMS应用问题都需要多物理场建模功能。在MEMS模块中建立了一系列的模型用来说明MEMS设备运行的基本物理现象,以及阐述设计和分析这些设备的基本技术。为了实现这个目标,模型中包含了电弹性学、热弹性学、微观流体力学以及流-固耦合问题的组合。它们处理非常棘手,但又是必须要解决的问题,如移动边界问题和挤压膜阻尼问题等。COMSOL Multiphysics的微机电系统模块为静电学、应力和应变、压电学以及动电学上的一些特殊问题提供了简单方便的用户界面。我们相信这个模块会为您在MEMS设计和研究中的建模问题提供一个优质的解决方案。

微机电模块分析类型:

在MEMS模块中,用户可以对一系列的物理现象进行研究,包括耦合问题分析。一些可能的MEMS分析案例如下:

? 电动机械

o 带有ALE分析(任意Lagrangian-Eulerian)的移动边界问题 o 带有ALE分析的电容计算

? o o o o o ?

热机械 残余应力 应力硬化 屈曲

热膨胀激励器 焦耳生热 流-固耦合 o 薄膜阻尼

o 带有ALE 分析的移动网格和边界

? 微观流体

全国统一客户服务热线:400 888 5100 网址: www.CnTech.com.cn 邮箱:info@cntech.com.cn

- 15 -