如何从电子表格数据创建材料数据库

2014年3月31日

Comsol多物理中的建模涉及许多任务,例如选择正确的物理,定义几何形状以及设置边界条件和域设置。此外,必须为模型中包含的材料定义材料特性。这些材料数据可能来自物质库,但通常必须通过实验或文献获得并导入Comsol多物理学。

使用电子表格处理和存储数据

我们经常使用电子表格存储来自各种来源的数值数据。由于组织中的大多数每个人都使用电子表格工具(例如Excel®),因此可以在人和部门之间收集,存储和传输数据,而无需特别考虑必须用于处理和使用它的程序。数据最初可能是从其他文件格式导入的在线资源,内部或外部数据库获得的,或者在获得测量时直接输入电子表格。

电子表格非常适合处理数据,因为您可以轻松地对其进行排序和过滤。您还可以通过以图形方式对数据进行验证,然后在模型中使用数据。虽然电子表格更旨在处理各种数据源,但ComsolMultiphysics®使您可以直接在模型中输入材料数据,也可以在许多模型可以使用的用户创建的材料库中输入材料数据。

Livelink™为了Excel®

当我们介绍时Livelink™为了Excel®,我们为各个团队和部门的合作开放了可能性。现在,您自己或同事的模型数据可以立即在Excel®中进行编辑,然后只需按下按钮即可将这些编辑转移回COMSOL多物理。

Livelink™为了Excel®还包括一些用于将电子表格数据导出到COMSOL软件材料数据文件中的功能,这些功能可直接用于后续建模。材料数据甚至可以取决于场值,例如压力和温度。

导出数据

如前所述,数据可能来自许多来源。在这里,我将使用Wikipedia的一些数据展示一个示例。它来自一张包含不同温度的水密度值的表格,以降序列出。
液态水密度的材料特性
我们将数据直接复制并粘贴到Excel®中,并准备将其导出到COMSOL材料数据库文件中。
将材料属性导出到comsol材料数据库中
经Microsoft许可使用。

现在,我们必须指定在电子表格中定义字段变量(温度)和属性(密度)及其单位的位置。在comsol多物理学中,您几乎可以以任何单元组合来定义数据,但是指定导入数据时使用哪些单元。您可以先单击“设置”按钮来执行此操作。
设置按钮
设置按钮。

将打开一个大型对话框,用于定义输入的数据范围。字段变量和材料属性在对话框的两个不同选项卡上定义,如下所示。
设置窗口中的字段依赖数据选项卡
“设置”窗口中的字段依赖数据选项卡。
设置窗口中的材料属性选项卡
设置窗口中的材料属性选项卡。

最后,我们准备出口数据并单击“确定”。我们通过单击“新”或“附加”按钮来导出数据,我们还可以为材料库提供文件名。下次我们启动comsol多物理并打开材料浏览器时,我们将在材料库列表中看到新库,可以使用。

拟合数据的表达式

当您使用上面显示的方法导入数据时,在求解模型时,数据会由COMSOL多物理自动插值。当数据变化很大,并且无法拟合数据时,这至关重要。

接下来,我将向您展示一个简单的示例来自此源的数据。由于只有少量数据,因此导入铜值的最简单方法就是仅在电子表格中写入它们。然后,我将数据绘制为散点图,这使我可以将二阶多项式拟合到数据。由于只有三个数据点,因此我获得了一个完美的拟合,在给定的数据范围内看起来很合理。但是,在范围之外推断可能非常危险。
excel水的热导率图
经Microsoft许可使用。

以下拟合的多项式可以直接从Comsol多物理学中使用:

$$ k_c = -5 \ cdot 10^{ - 5} t_c^2 -0.0025 t_c +401.09 $$

在哪里K_C是铜的导热率和T_C是摄氏的温度。在comsol多物理学中使用此表达式的最简单方法是为这两个变量定义一些表达式。
定义comsol多物理学中的表达式
然后,comsol多物理将自动解释这些表达式,并象征性地计算解决方案过程中可能需要的任何衍生物。能够在comsol用户界面中定义设置的任何地方输入表达式的想法很重要,因为它允许您自定义内置模型和参数数据,而无需诉诸编写外部库。

其他资源

Excel是美国和/或其他国家的Microsoft Corporation的注册商标。


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