COMSOL的自学方案
- 1. COMSOL 的简介
- 1.1. 发展历史
- 1.2. 可以解决哪些物理问题？
- 1.3. 丰富的可视化和后处理工具帮助展示建模结果
- 1.4. 仿真 App 在分析、设计和生产之间架起沟通的桥梁
- 2. COMSOL的入门
- 2.1. 安装
- 2.2 学习资源
- 2.3. 基本学习思路
- 3. COMSOL 的初阶使用
- 3.1. 官网的经典入门教程——busbar
- 3.2. 课题组内的模型教学
- 3.2.1. 模型的物理背景
- 3.2.2. Step by Step
- 3.2.3. 后处理技术
- 4. COMSOL 的进阶使用
1. COMSOL 的简介
1.1. 发展历史
COMSOL 致力于为工程界和科学界提供多物理场建模的软件解决方案。我们是一家快速成长的高科技工程软件公司，具有雄厚的技术实力，以及作为行业领导者的前瞻性视野。公司于1986年7月成立于瑞典 的斯德哥尔摩，经过多年发展，已经在全球各地成立了办公室，包括巴西、中国、丹麦、芬兰、法国、德国、印度、意大利、荷兰、挪威、俄国、瑞士、英国以及美国等。
1.2. 可以解决哪些物理问题？
用 COMSOL Multiphysics 建模意味着，您可以在一个软件环境中，任意地切换电磁学、结构力学、声学、流体流动、传热和化学反应现象，或通过偏微分方程组建模的任何其他物理场等多个仿真。您还可以在单个模型中将这些领域的物理现象进行组合。COMSOL Desktop 用户界面为您提供了完整的仿真环境和始终一致的建模工作流程，无论您想要分析和开发哪种类型的设计或过程，都可以遵循同样的建模流程。
请点击本行的蓝色字体进入查看各模块的详细介绍。
1.3. 丰富的可视化和后处理工具帮助展示建模结果
尽情展示您的仿真结果吧！COMSOL Multiphysics 提供了强大的可视化和后处理工具，可以帮助您以简洁有效的方式展示您的仿真结果。您可以使用软件的内置工具，也可以在软件中输入数学表达式，通过派生物理量来增强可视化效果。因此，您可以在 COMSOL Multiphysics 中生成与仿真结果有关的任何物理量的可视化效果。
表面图呈现了汽车消声器中的声压级的可视化效果（上），一维图中绘制了传输损耗随频率的变化情况（下）
可视化功能包括表面图、切面图、等值面图、截面图、箭头图和流线图等众多绘图类型。软件提供一系列数值后处理工具用于计算表达式，例如积分和导数。您可以计算实体、表面、曲边以及点上的任意物理量或派生物理量的最大值、最小值、平均值和积分值。许多基于物理场的模块还包含了特定工程和应用领域的专用后处理工具。
1.4. 仿真 App 在分析、设计和生产之间架起沟通的桥梁
在许多组织中，往往都是少数的数值仿真专业人员需要为一个庞大的群体服务，后者通常是从事产品开发、生产人员，或者研究物理现象和过程的学生。为了顺应这一市场需求，COMSOL Multiphysics 提供了开发仿真 App 的强大功能，借助App 开发器，仿真专业人员可以为原本通用的计算机模型创建直观且极具特色的用户界面 - 开发随时可用的定制 App。
随时可用的螺旋型静态混合器 App。即便是不具备仿真专业知识的用户，也能够通过改变叶片的数量和尺寸，以及单体的液体属性和入口速度，轻松地通过仿真来分析系统的混合效率
2. COMSOL的入门
2.1. 安装
支持正版！
2.2 学习资源
A. 官网拥有全球最完备的资源
B. 课题组内的模型
C. 参加 COMSOL 的年会和官方培训
2.3. 基本学习思路
推荐的基本学习 COMSOL 的思路：
Created with Raphaël 2.2.0 COMSOL 的学习 A B 懂了？ C 又懂了？ 保持学习 yes no yes no
简单地解释一下：首先需要了解软件的基本操作方法和流程，然后是熟悉并掌握课题组内所构建过的模型。接着参加 COMSOL 的年会，与更多大牛们交流心得和解疑是最快的提升途径。接着，我建议再一次回看官网上的学习资源，掌握软件的操作和技巧。这时，你一定会有不同的收获。
3. COMSOL 的初阶使用
初阶就是一个从 A 到 B 的过程，所以主要分为两个模块：
- 通过官网的免费网络研讨会（线上和线下）学习 COMSOL 的基本操作
- 课题组内的模型，要求：熟悉后能独立建模；明白每个方程的意义和边界条件的设置依据；熟练的后处理技术
3.1. 官网的经典入门教程——busbar
母线板中的焦耳热模型。母线板是一种高效输送电流的配电装置。当我们向母线板中，通上直流电，电流受电阻的阻碍而发热，焦耳热通过热传导把热量扩撒到整个母线板，并进一步以对流传热的方式将热量传递到空气中去。我们需要计算由于焦耳热产生的温升。
母线板由铜制成，螺栓由钛合金制成
这里我们将通过一个半小时的课时来教大家 COMSOL 的基本操作和这个案例是如何一步一步搭建的。这样的 Step by Step 的教程是非常不可多得的，所以也请大家珍惜并好好掌握，开个好头。
详细的教程连接，请点击这个蓝色字体。
3.2. 课题组内的模型教学
能源危机，环境污染和气候变化是当前世界各国面临的问题，近年来，中国以化石能源为主的能源消费结构仍未改变，非化石能源的占比依然很低，因此从周围环境中获取清洁能源对我国的可持续发展至关重要，除了人们熟悉的太阳能、风能等，江河入海口的盐差能也是一种有潜力的清洁能源。
江河入海口盐差能利用示意图
盐差能是高盐浓度海水和低盐浓度淡水之间以盐度差形式存在的一种自由能，据计算，在河水流入海洋的过程中，每立方米河水消耗了2.3 MJ 的自由能，相当于240 m高的瀑布所损失的重力势能，因此具有盐度梯度的江河入海口也被称为“盐差瀑布”。在世界范围内，可利用的盐差能约为2.4 ~ 2.6 TW，接近目前为止全球的电力的总消耗。所以对盐差能的利用成为了目前的一大热点问题。
3.2.1. 模型的物理背景
电场与传质场的强耦合，详细的操作和内容讲解，请看我上传的视频，点击这里的蓝色字体进入。
3.2.2. Step by Step
建议用双屏，边看教程边动手操作，也可手机看视频，电脑操作。点击这里的蓝色字体进入视频教程。
3.2.3. 后处理技术
通过提取积分横截面上的离子流密度，可以计算出纳米通道中的净电流。在软件中，选择孔道中央区域的积分线作为研究对象，在表达式中输入：
(tds.ntflux_cp-tds.ntflux_cn)*F_const
上式表示该处的阳离子与阴离子法向总通量之差（单位：mol/(m·s)）与法拉第常数（单位：m·s·A/mol）的乘积，即为我们所求的动电流。
4. COMSOL 的进阶使用
通过 COMSOL 软件中的案例库就可以自学并掌握许多主流模型。具体的思路：先模仿、再理解和讨论、最后自己独立建模。
