COMSOL多物理场耦合仿真技术11讲：建模仿真、自定义偏微分、动网格、优化传热、低频电磁和微波加热

本课适合哪些人学习：

1.学习型仿真工程师

2.理工科院校学生

3.从事多物理场仿真工程师

4.COMSOL软件学习和应用者

5.电磁仿真工作者

6.传热仿真工作者

7.优化仿真工作者

8.动网格仿真工作者

9.压电仿真工作者

10.微波加热仿真工作者

你会得到什么：

1.掌握COMSOL几何建模，网格划分，求解器选取，后处理绘图等高效建模方法。

2.掌握COMSOL中优化仿真分析方法。

3.掌握COMSOL中动网格分析方法。

4.掌握COMSOL中低频电磁场AC/DC仿真分析方法。

5.掌握COMSOL中传热仿真分析方法。

6.掌握COMSOL中压电仿真分析方法。

7.掌握COMSOL中微波加热仿真分析方法。

课程介绍：

一天快速上手COMSOL Multiphysics，欢迎订阅《COMSOL Multiphysics 多物理场耦合仿真技术与应用11讲》课程包括了自定义偏微分(PDE)，移动网格(ALE)，优化模块，传热模块，低频电磁场模块(ACDC)，微波加热等专题仿真讲解。课程是站在学生的角度进行讲解分析，把复杂的问题简单化，从原理出发到COMSOL模型创建，并结合大学课堂上学习的专业知识进行讲解，让大家真正学好COMSOL，并且能够仿真出自己的模型，讲课的软件版本是COMSOL5.4，COMSOL5.2以后的版本都适用于本课程。

一、课程大纲

授课内容

第一章 初识COMSOL

•  知识要点1:COMSOL多物理场解决方案总览

•  知识要点2:多场分析对于科研和工程研发的必要性

•  知识要点3:物理场的本质【重点】

•  知识要点4:多物理场耦合的本质【重点】

•  知识要点5:COMSOL软件的本质【重点】

•  知识要点6:如何配置一台电脑用于COMSOL计算

•  知识要点7:COMSOL的工作流程【重点】

•  知识要点8:从方程角度一步步剖析和建模一个模型【重点】

第二章 COMSOL几何建模

•  知识要点1:二维对象和三维对象的建模流程和快速建模方法【重点】

•  知识要点2:通过二维对象构建三维对象、三维提取二维结构等详细操作

•  知识要点3:缩放、拉伸、阵列、移动、拷贝、镜像、旋转、线段、参数化 曲线、布尔运算、转换等常用操作演示

•  知识要点4:几何建模注意事项和建议

•  知识要点5:特殊几何体建模，联合体与装配体的异同【重点】

•  知识要点6:CAD文件导入及修复

•  知识要点7:虚拟操作演示

第三章 COMSOL网格划分

•  知识要点1:有限元网格原理，网格剖分原则

•  知识要点2:网格剖分注意事项和网格收敛性判定【重点】

•  知识要点3:物理场控制网格优缺点，用户控制网格划分详解

•  知识要点4:三角形网格，四边形网格，四面体网格，六面体体网格等演示

•  知识要点5:针对不同情况下对应物理场的网格选择与优化

•  知识要点6:网格质量判定与绘图，自适应网格加密用法演示

•  知识要点7:映射网格、扫掠网格、边界层网格、复 制面网格，转换网格， 薄区域网格处理，不同区域网格加密技巧等操作【重点】

第四章 COMSOL后处理

 知识要点1:COMSOL中后处理的逻辑介绍【重点】

 知识要点2:数据集处理以及求解域数据的选择

 知识要点3:数据处理二次计算，任意表达式的计算和结果显示，包括积 分、平均等派生值和表单，显示结果表【重点】

 知识要点4:绘图组和绘图类型、1D、2D、3D绘图技术【重点】

 知识要点5:绘制体、面、线、点上的结果分布

 知识要点6:绘制结果云图、箭头图、流线图

 知识要点7:不同格式分辨率的图片导出以及数据导出使用origin绘图【重点】

 知识要点8:导出数据、图像、动画，自动生成报告

第五章 COMSOL自定义偏微分方程(PDE)

•  知识要点1:PDE的作用和不同数理方程的问题分析

•  知识要点2:三类边界条件的约束作用和在软件中的添加，五种经典偏微分 方程的分析和作用【重点】

•  知识要点3:系数型偏微分方程的使用和限制，如何将方程化为系数型并在 软件中进行求解【重点】

•  知识要点4:广义型偏微分方程的使用和作用。如何将方程化为广义型并在 软件中进行求解【重点】

•  知识要点5:弱解型偏微分方程的使用及其灵活性，弱形式方程推导流程和 在软件中书写【重点】

•  知识要点6:多物理场方程组的定义与耦合

•  知识要点7:通过PDE方程现场演示多物理场耦合模型并且与自带物理场的 计算结果进行对比

第六章 COMSOL移动网格(ALE)

•  知识要点1:什么情况下需要使用移动网格

•  知识要点2:移动网格(ALE)和变形几何(DG)的区别与联系

•  知识要点3:移动网格和变形几何的作用介绍，材料框架、空间框架、网格 框架、几何框架的区别与联系

•  知识要点4:移动网格演示讲解，尤其是针对使用了动网格后各种不收敛时 的调试技巧介绍【重点】

•  知识要点5:网格重构，平滑模型、几何阶数，重构策略选择，如何使计算

•  稳定【重点】

•  知识要点6:结合实际物理场演示动网格的两个模型，包括平动和转动，获 得网格运动下不同时间的物理场分布并做分析【重点】

第七章 COMSOL优化算法介绍与仿真案例演示

•  知识要点1:优化理论与算法介绍

•  知识要点2:直接查找法、依赖域法、梯度法求解器详解

•  知识要点3:二次近似的界限优化(BOBYQA)、Nelder-Mead、坐标搜索、

•  Monte Carlo这四种无导数方法针对不同问题的选取

•  知识要点4:SNOPT算法、Levenberg-Marquardt算法、移动渐近线方法 (MMA)这三种梯度优化方法针对不同问题的选取

•  知识要点5:尺寸优化案例演示详解【重点】

•  知识要点6:形状优化案例演示详解【重点】

•  知识要点7:拓扑优化案例演示详解【重点】

•  知识要点8:拓扑优化得到的图像分布结果转换为几何实体建模技巧【重点】

第八章 COMSOL低频电磁场技术详解(AC/DC)

•  知识要点1:电磁学知识回顾，麦克斯韦方程组所对应于各个专业物理场

•  知识要点2:专业物理场的应用场景和选择标准

•  知识要点3:域条件，边界条件详解，电路终端、周期性边界条件、薄低磁导率间隙、完美磁导体电势、接地/零电势、磁屏蔽等边界【重点】

•  知识要点4:材料定义，常数，非线性，各向异性，完全各项异性材料等的定义，随空间变化、随时间变化、呈各向异性、有损耗、为复值，以及不

•  连续的定义【重点】

•  知识要点5:求解类型介绍与选取，静态、频域、时域【重点】

•  知识要点6:参数提取、R矩阵、L矩阵、C矩阵、Z矩阵、Y矩阵和S矩阵 【重点】

•  知识要点7:后处理绘图、电压图、电场图、磁场图、电流密度图、电荷密度图、物理量的任意表达式

•  知识要点8:电容，电感，电阻模型分析，介绍三种模型的控制方程和边界条件【重点】

•  知识要点9:如何提取集中参数得到电容值，电感值，电阻值

•  知识要点10:电容边缘效应模型分析

•  知识要点11:静电屏蔽模型分析，薄层边界应用条件和分析

•  知识要点12:永磁体，线圈模型分析，铁磁材料、BH曲线的定义和使用

•  知识要点13:趋肤效应，趋肤深度计算以及网格划分技巧【重点】

•  知识要点14:电磁力计算，扭矩计算详解【重点】

•  知识要点15:三维线圈问题的详细分析，线圈设计分析，单扎和多扎线圈的使用方法详解，电路模块的作用和如何实现场路耦合【重点】

•  知识要点16:三维线圈计算收敛性调试技巧【重点】

 第九章 COMSOL传热物理场技术详解

•  知识要点1:热传导仿真详解，稳态和瞬态仿真过程演示【重点】

•  知识要点2:传热边界条件定义，热绝缘边界，热通量边界，热对流边界，热辐射边界等【重点】

•  知识要点3:材料定义，常数材料定义，非线性材料定义(介电常数，密度，热容，导热系数等随温度变化)【重点】

•  知识要点4:热对流仿真详解，如何耦合流体流动进行热对流仿真，强制对流换热和自然对流换热关键点设置【重点】

•  知识要点5:热辐射仿真详解，太阳辐射，真空辐射，表面对表面辐射，表面对环境辐射【重点】

•  知识要点6:电磁场和传热场强耦合仿真策略

•  知识要点7:稳态电流的焦耳热仿真，瞬态脉冲电流的焦耳热仿真

•  知识要点8:交变电流引起的涡流加热仿真，肌肤深度计算与损耗能量分布计算，电磁与传热时间不统一的感应加热仿真

•  知识要点9:电磁热应力中的电磁-传热-结构力学强耦合仿真，温度升高导致器件发生形变计算

•  知识要点10:强制对流散热优化仿真，风冷，水冷，其他液体散热仿真

 第十章 COMSOL压电物理场技术详解

•  知识要点1:三维、二维或轴对称体的一般结构分析

•  知识要点2:固体力学全耦合分析计算【重点】

•  知识要点3:求解类型分析，包括稳态，瞬态，模态，频率分析【重点】

•  知识要点4:正/逆压电计算分析

•  知识要点5:波动，弹性波在结构中的传播分析，通过压电装置发射声波和接受声波【重点】

•  知识要点6:压电—结构—声三者相互作用全耦合分析

•  知识要点7:各向异性的压电材料方向定义演示【重点】

 第十一章 COMSOL微波加热技术详解

•  知识要点1:电磁场理论介绍(Maxwell方程，亥姆赫兹方程),波导理论介绍(矩形波导，圆形波导，同轴波导等),传热理论介绍(热传导，热对流，热辐射),电磁与传热的耦合方程介绍。【重点】

•  知识要点2:电磁场边界条件定义。端口边界(PORT),散射边界 (SBC),完美电导体边界(PEC),完美磁导体边界(PMC),阻抗边界(IBC),完美匹配层域条件(PML)等。【重点】

•  知识要点3:传热边界条件定义。热绝缘边界，热通量边界，热对流边界， 热辐射边界等。材料定义。常数材料定义，非线性材料定义(介电常数，密度，热容，导热系数等随温度变化),各项异性材料定义(铁氧体等)。【重点】

•  知识要点4:后处理结果提取与评估。电磁场与温度场的分布提取(体，面，线，点),利用结果二次计算(平均温度，最高最低温度等),散射参数提取(S11参数等),加热效率计算。【重点】

二、授课嘉宾

周杰，仿真秀优秀讲师，四川大学物理学博士，意大利技术研究院联合培养博士。

擅长COMSOL Multiphysics 软件，从大一学习COMSOL到博士毕业以及现在参加工作这十多年来长期从事多物理场仿真工作研究，在模拟电磁效应、结构力学、声学振动、流体流动、传热传质、化学反应等多物理场协同仿真领域积累了大量的经验，

长期为中国工程物理研究院、中科院等各大研究所提供技术支持和项目咨询，并多次到清华，北大，北航、电子科大等高校进行多物理场仿真培训。

三、购买注意事项

1、本课程为学习者提供电子发票、培训通知、课程相关资料，并提供VIP订阅用户群 交流和知识圈答疑。

2、特别注意：苹果系统用户，请不要在苹果商店充值秀币购买，以免支付苹果，请在仿真秀官网下单，通过微 信和支付宝购买即可。购买后支持在电脑和苹果手机观看，安卓用户不受此影响。

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