课程:定义多物理模型

2018年11月6日

为了帮助了解我们所生活的复杂宇宙,我们传统上将隔间的物理现象变成了不同的纪律专业。但是,自然和工程问题经常跨越这些功利主义边界。ComsolMultiphysics®软件的主要优势是这种跨学科互动的容易程度,我们称为多物理学互动可以考虑。COMSOL®软件提供了大量内置的多物理耦合,甚至使您可以实现自己的物理耦合。在下面了解有关此主题的三部分学习中心课程…

多种物理,多种方法

在为多物理模型添加物理学时,您可以通过多种方式处理物理设置。在comsol多物理学中,有三种不同的方法:

  1. 全自动
  2. 带有预定义联轴器的手册
  3. 用户定义的耦合手册

在定义多物理模型的新学习中心课程中,本课程的每个部分都按照上述顺序涵盖了一种方法。每种方法对于不同的建模方案都是有利的,并且在用户所需的易于实施和努力量方面有所不同。

我们通过讨论和展示自动化实现开始课程,这在任何情况下都是最方便和最理想的选择。如果您刚刚开始为多物理模型添加物理学,这将特别有用。从那里开始,我们逐渐进入越来越多的手动实现,通常需要更多的时间;工作;在某些情况下,对所涉及物理的方程式制定的深入了解。

在课程中,我们使用相同示例演示了所有三种方法的使用:热显微驾驶员教程模型在Comsol网站的应用程序库中找到。这次演示完成了两件事:

  1. 使您能够了解并与使用的示例模型一起工作
  2. 在经历了这些各种方式的一小部分样本之后,您可以深入了解物理可以耦合的各种方式

热微型抗体机的Comsol多物理模型,von Mises应力分布在彩虹颜色表中可视化。
热微导管教程模型的应力结果图,这是整个课程中使用的示例。

自动化您的多物理模型设置

在课程的第一部分中,我们介绍了全自动方法。这种方法的使用需要您代表您最少的步骤和精力。

经过自动的,我们的意思是使用comsol多物理学中容易获得的预定义的多物理接口,以及为所模拟的多物理交互的自动预配置设置。这包括计算模型时使用的求解器以及为解决方案生成的默认图。将这些接口添加到模型中使建模过程变得简单,因为它们的使用会自动一次将必要的物理接口和多物理耦合功能添加到您的模型中。

在学习中心课程的第1部分中,我们讨论了自动方法如何使您更迅速地深入研究多物理模型的物理学,而不会受到所有细节的阻碍。我们还介绍了整个课程中使用的上述示例;热微导驱器教程模型。

焦耳加热界面的“选择物理窗口”,显示了在左下角中添加到模型中的物理接口列表。
选择物理窗口,其中多物理接口已添加到模型中。通过使用模型向导

一次定义一种物理现象

在课程的第2部分中,我们介绍了使用预定义联轴器的手动方法。

在对多种物理现象进行建模时,您的模拟在计算上可能很昂贵,具体取决于空间尺寸,网格元素的大小以及所涉及的物理界面数量以及其他因素。如果您遇到求解器错误或想更改任何物理设置,然后重新计算模型,那么计算这种模型就会变得更加耗时。

如果不是完全使用逻辑上的增量方法,可以根据所涉及的物理学和模拟的多物理相互作用进行逻辑排序,可以将这些潜在的挫折最小化。这就是为什么这种建模策略被称为具有预定义联轴器的手动方法的原因。当您逐步逐步添加和构建每个物理接口时,您的多物理模拟被分解为多个研究,直到达到完整的多物理问题的范围为止。

由于许多原因,这种方法是有利的。它使您能够一次缩小对一个物理接口或物理接口的组合的关注。但是,在达到完整的多物理模型设置和解决方案之前,它确实需要更多的步骤和精力来实施。

comsol多物理学中模型构建器的屏幕截图,研究1:在左侧的模型树中选择了电气和研究2:右侧选择的焦耳加热。
使用带有预定义耦合方法的手册,用于热微导管器的电阻加热的模型树。

利用您需要的物理学的灵活性

在第3部分中,我们探讨了如何在没有预定义的多物理接口或多物理耦合的情况下定义多物理模型的物理学。在这种情况下,您可以在模型中的不同物理接口之间手动管理耦合。我们将其称为使用用户定义的耦合的手动方法,因为您添加了相应的物理接口并手动实现自定义的,用户定义的多物理耦合。

在这种方法中,comsol多物理学的灵活性确实闪耀,因为您可以手动多种方式将模型中的物理界面搭配,包括:

  • 域源功能,负载和约束
  • 保护法节点
  • 材料特性
  • 模型输入
  • 边界条件和约束
  • 初始状态
  • 方程视图节点
  • 派生变量
  • 用户定义的表达式

但是,应该指出的是,在迄今为止讨论的所有方法中,这需要最大的努力以及对方程式的理解以及如何定义多物理交互的方程式贡献。

模型构建器,在模型树中选择了方程视图节点,并且一个对话框显示了节点的选项。
带有模型树方程视图显示的节点,通过显示更多选项对话框。

加快模型构建过程

学习中心课程完成后,您将学习如何通过:

  1. 利用comsol®软件中可用的多物理接口和耦合选项
  2. 通过使用增量模型来加快多物理模型的故障排除
  3. 遵循在处理自定义的,用户定义的表达式中为不同物理界面之间耦合的指南

阅读和观察课程中包含的内容,以获取有关自动方法的全面介绍,使用预定义联轴器的手动方法以及用用户定义的耦合的手动方法:

请继续关注本课程的未来部分,将继续扩展各种功能和方式,您可以将多种物理现象与Comsol多物理学进行模拟。愉快的建模!


评论(0)

发表评论
乐动体育app
加载...
探索comsol乐动体育赛事播报博客