COMSOL学习

一、comsol 软件简介：

comsol 又是最强大的数学软件 MATLAB 分离出来的，其优势也就很明显了。首先comsol 是一款有限元分析仿真软件，其次正如软件全称Comsol Multiphysics，它是一款多物理场数值分析软件，所以下面会说有限元分析以及耦合这两方面的理解。

二、有限元基本操作简介：

有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。利用简单而又相互作用的元素（即单元），就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。基本流程：

1. 建模 ：建议大家使用专业画图软件，画好图保存成 comsol 支持的格式，再导入到 comsol中进行分析；其中 2 维模型，可以用 autocad 画好保存为 DXF 格式进行导入，其他三维软件直接保存就行，一般 comsol 都支持；
2. 定义材料：(1)使用 Comsol 默认的材料库，找到所需材料添加即可；(2)选择材料本质就是定义分析模型的物理化学性质，所以根据不同分析定义不同性质即可，如结构力学分析一般是定义弹性模量、泊松比、密度等；
3. 定义边界条件：仔细研读 comsol 提供的边界条件(‘物理量’菜单下)，当然你添加的物理场不同，系统默认的边界条件是不同的；如结构力学中，需要添加约束、载荷等，热分析需要添加温度载荷、绝热、传热、对流边界等等。 需要根据自己的领域查阅些资料；
4. 网格划分：对分析结果的要求不是十分苛刻，网格划分使用 comsol 默认的自动划分网格即可，调整下尺寸大小就行。Comsol 的网格划分功能欠佳。
5. 求解（study）:单物理场还好说，多物理场就涉及到哪个场影响哪个场了，和研究的专业知识紧密相关，设置起来也比较难 ；
6. 后处理：可以输出图像、表格、数据；

三、多物理场耦合知识简介：

多物理场耦合根据各个场的相互作用，相互影响的紧密程度可分为弱耦合和强耦合

• 弱耦合解法：
  各个物理场相互作用程度、之间的联系较松散，数学实质是方程系统线性度较高。
  解法：去耦合解法，即将多物理现象分解成一个一个单物理场，一次按照 二 中步骤进行求解，在求解 study 菜单下设置也比较简单，只用将上面物理场的计算结果当下面场的条件就行。

• 强耦合解法：
  各个物理场相互作用程度、之间的联系较紧密，数学实质是方程系统非线性度很高。
  解法(只能)：全耦合解法，有三种：将非线性问题通过材料属性体现、通过求解域的几何变化实现、通过边界条件的变化实现。