COMSOL 流体仿真技术与应用专题

一、COMSOL多物理场仿真基础

仿真基础

1、多物理场仿真技术前沿；

2、操作界面介绍及操作技巧；

3、多物理场耦合的预定模式与耦合操作；

4、多物理场仿真软件的关键特性。

几何建模

1、二维对象和三维对象的建模流程和快速建模方法，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；

2、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；

3、几何建模注意事项和建议，特殊几何体建模，联合体与装配体的异同；

网格剖分

1、有限元网格原理，网格剖分原则，网格剖分注意事项和网格收敛性判定；

2、物理场控制网格优缺点，用户控制网格划分详解，三角形网格，四边形网格，四面体网格，六面体体网格等演示；

3、针对不同情况下对应物理场的网格选择与优化，网格质量判定与绘图，自适应网格加密用法演示；

4、映射网格、扫掠网格、边界层网格、**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。

求解器介绍与选取

1、稳态求解与瞬态求解选取，含有多个步骤时的求解策略，初始值继承演示，边计算边查看计算过程中的结果演示；

2、全耦合求解和分离式求解方法的异同，直接求解器和迭代求解器异同与选取策略，针对不同问题时直接求解器中SPOOLES、PARDISO、MUMPS三种求解器的选取推荐；

3、参数、变量、函数、探针、组件耦合的作用及其使用方法，参数化扫描和助扫描的作用和使用。

后处理

1、数据集处理以及求解域数据的选择；

2、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；

3、绘图组和绘图类型、1D、2D、3D绘图技术，绘制体、面、线、点上的结果分布，绘制结果云图、箭头图、流线图；

4、不同格式分辨率的图片导出以及数据导出使用origin绘图；

5、导出数据、图像、动画，自动生成报告。

案例训练

1、几何建模：典型流动过程；

2、网格剖分：网格划分及功能详解，不同物理场的网格选择与优化，自适应网格用法详解；

3、后处理：数据集处理及求解域选择、派生值和表格，绘图技术，数据导出使用origin绘图；

4、参数、变量、函数、探针的作用及其使用方法，参数化扫描和助扫描的作用和使用；

5、完整多物理场耦合的COMSOL建模训练：每个学员独立建模训练。

二、COMSOL多物理场仿真进阶应用

自定义偏微

分方程

（PDE）

1、PDE的作用和不同数理方程的问题分析，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；

2、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；

3、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；

4、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；

5、多物理场方程组的定义与耦合，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。

移动网格（ALE）

1、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；

2、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，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；

3、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。

优化算法介

绍与仿真案

例演示

1、优化理论与算法介绍，直接查找法、依赖域法、梯度法求解器详解；

2、二次近似的界限优化(BOBYQA)、Nelder-Mead、坐标搜索、MonteCarlo这四种无导数方法针对不同问题的选取；

3、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；

4、尺寸优化，形状优化，拓扑优化案例演示讲解，拓扑优化得到的图像分布结果转换为几何实体建模技巧。

三、COMSOL多物理场仿真专题：流动传热物理场技术详解

单相流过程讲解

1、流动过程的数学模型讲解，稳态和瞬态仿真技巧；

2、雷诺数和瑞利数的概念；

3、可压缩性、粘性、湍流模型、壁函数、边界层网格、边界条件等概念的讲解和设置；

4、典型的单相流过程计算，圆柱绕流和非牛顿流体案例分析。

传导、对流和辐射分析

1、热传导仿真详解，稳态和瞬态仿真过程演示；

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；

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）；

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；

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。

散热优化

仿真详解

1、强制对流散热优化仿真，风冷，水冷，其他液体散热仿真；

2、微流道散热优化仿真；

3、高热导率材料导温优化仿真。

四、COMSOL多物理场仿真专题：多相流、多孔介质流动与相变

多相流物理

场讲解和演

示

1、多相流模拟的类型详解，包括界面追踪法、分散方法的数学模型和模拟策略分析；

2、多相流的材料参数设置、边界条件设置、求解类型设置等；

3、分离多相流模型的对比和参数设置，界面厚度控制参数、重新初始化参数、迁移率调整参数、表面张力、湿润壁、接触角、离散化参数、研究设置等；

4、分离多相流案例分析，包括水平集法、相场法和移动网格法；

5、分散多相流模型的对比和参数设置，

6、案例分析，典型多相流气泡流、颗粒流、混合模型、双欧拉模型、欧拉拉格朗日模型。

多孔介质流

动讲解与演

示

1、多孔介质流动的模拟方法讲解与对比，

2、COMSOL中主要模型的讲解和选择策略，包括：自由流动、多孔介质快速流动、Brinkman方程、达西定律、多孔介质的蒸发和传热过程模型；

3、多孔介质材料的设置、边界设置、多孔介质的吸附和解吸附；

4、典型的多孔介质流动案例分析。

相变过程

仿真详解

1、相变仿真详解，COMSOL中内置相变模型的理论介绍；

2、相变模型仿真策略；

3、相变过程的材料参数设置、相传递、边界条件设置、求解类型设置等；

4、单相流模拟相变的案例分析；

5、分散型多相流中的连续相和分散相设置和分析；

6、移动网格跟踪气液界面变化的案例分析，自由表面运动案例；

7、多孔介质中的气液相变和湿热传递过程，多孔介质干燥案例。

五、COMSOL多物理场仿真专题：流固耦合模拟技术

流固耦合模拟方法讲解

1、流固耦合的基本原理和分类；

2、根据流体和固体相互作用的特征选择合适的模型；

3、各种流固耦合模型中的边界条件设置、动网格设置、固体材料、流固相互作用设置方法；

4、旋转机械的模拟方法和类型；

5、旋转机械模拟中旋转域设置、冷冻转子法设置和动网格的设置。

流固耦合的仿真详解

1、流固单向耦合算例详解，计算设置和后处理；

2、流固双向耦合算例详解，包括多体机构中的流固耦合算例；

3、旋转机械的多个算例详解。

六、COMSOL多物理场仿真专题：反应流模拟技术

反应流模拟方法讲解

1、反应流的主要类型、控制方程详解及计算方法；

2、物质物性参数、混合物参数等反应参数设置；

3、化学反应、表面反应、对流、扩散和反应热的设置；

4、稀物质传递、浓物质传递、化学反应与流动传热、多孔介质过程的耦合方法。

反应流模拟仿真详解

1、管式反应器的流动和反应案例详解；

2、多孔介质反应流过程案例详解；

3、流动与表面反应、腐蚀案例详解；

4、燃烧过程等气体化学反应过程模拟详解。

七、答疑指导

答疑与学习平台（永久**群保证课后答疑和技术指导）

1、可根据学员需要补充内容，如多相流、相变过程、流固耦合、反应流等内容；

2、如学员有需求，可以补充其他物理场讲解，如等离子体、化学等物理场。

3、通过学习案例，寻找解决问题的思路，在完全掌握COMSOL应用过程中，多涉猎一些模型的仿真，能做到举一反三，触类旁通；

4、模型之间的区别更多是在于控制方程不同；也就是说，模拟不同的问题，前处理、后处理、求解方法都是类似的。很多技巧在讲解的模型中可以很好的转化为求解另一个问题。

欢迎各位学员带上模型前来参加培训，我们将全力为你们解决问题！