張永祥 郭明

摘 要：針對(duì)目前仿真軟件功能單一，物理場(chǎng)耦合功能弱問題，本文研究了COMSOL數(shù)值仿真軟件的功能及特點(diǎn)，其應(yīng)用模塊豐富，參數(shù)調(diào)節(jié)靈活，性能優(yōu)越。

關(guān)鍵詞：COMSOL；數(shù)值仿真；軟件；應(yīng)用

一、引言

COMSOL Multiphysics是一款大型的高級(jí)數(shù)值仿真軟件，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)研究以及工程計(jì)算，被當(dāng)今世界科學(xué)家稱為真正的任意多物理場(chǎng)直接耦合分析軟件，適用于模擬科學(xué)和工程領(lǐng)域的各種物理過程，COMSOL以高效的計(jì)算性能和杰出的多場(chǎng)直接耦合分析能力實(shí)現(xiàn)了任意多物理場(chǎng)的高度精確的數(shù)值仿真，在數(shù)值仿真領(lǐng)域里得到廣泛的應(yīng)用。

二、COMSOL仿真軟件特點(diǎn)

多物理場(chǎng)求解的實(shí)質(zhì)是求解多個(gè)方程，需要使用者選擇不同的偏微分方程，方程任意組合后可實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)的耦合研究。COMSOL仿真軟件架構(gòu)是完全開放，可在圖形界面中輕松自由定義所需的專業(yè)偏微分方程。任意獨(dú)立函數(shù)控制的求解參數(shù)，材料屬性、邊界條件、載荷均參數(shù)可調(diào)。COMSOL具有專業(yè)的計(jì)算模型庫，內(nèi)置各種物理模型，可輕松對(duì)其選擇并進(jìn)行修改。在二維和三維建模方面，CAD建模工具豐富，另一方面，可利用CAD直接導(dǎo)入文件。在網(wǎng)格剖分方面，不但可以實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)格剖分，還可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格移動(dòng)。COMSOL后處理能力強(qiáng)大，包括數(shù)據(jù)、曲線、圖片及動(dòng)畫均可輸出，并進(jìn)行分析。軟件提供了在線幫助文檔，可通過學(xué)習(xí)掌握其應(yīng)用。在界面語言方面，可使用多國語言進(jìn)行操作。

三、COMSOL仿真軟件模塊

COMSOL Multiphysics基于完善的理論基礎(chǔ)，整合豐富的算法，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)耦合計(jì)算，它兼具功能性、靈活性和實(shí)用性于一體，并且可以通過附加專業(yè)的求解模塊進(jìn)行極為方便的應(yīng)用拓展。包括：AC/DC模塊、聲學(xué)模塊、CAD導(dǎo)入模塊、化學(xué)工程模塊、地球科學(xué)模塊、熱傳導(dǎo)模塊、材料庫、微機(jī)電系統(tǒng)模塊，射頻模塊、結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊等。其目標(biāo)是不斷改善面向問題、面向用戶的模塊描述能力和對(duì)模型實(shí)驗(yàn)的功能。不同技術(shù)水平的用戶通過仿真軟件能在不同的程度上采用他們表達(dá)問題的習(xí)慣語言，方便地與計(jì)算機(jī)對(duì)話，完成建?；蚍抡鎸?shí)驗(yàn)。

四、結(jié)束語

仿真軟件是用于仿真的計(jì)算機(jī)軟件。它與仿真硬件同為仿真的技術(shù)工具。它的發(fā)展與仿真應(yīng)用、算法、計(jì)算機(jī)和建模等技術(shù)的發(fā)展相輔相成。希望以后仿真軟件具有更強(qiáng)、更靈活的功能，可以被更廣泛的用戶使用。

參考文獻(xiàn)

[1]中仿科技公司.COMSOL Multiphysics使用手冊(cè)[M].北京：高等教育出版社，2017.

[2]邱宇，裴俊樂，楊德超.基于COMSOL模擬的球形摩擦納米發(fā)電機(jī)的發(fā)電特性[J].物理實(shí)驗(yàn)，2017，37（9）：1-5.