Comsol Multiphysics 声场仿真模块…

前言

最近老师突然说让学学comsol，做一下超声检测的声场仿真，然后就接触了comsol，被它的强大功能所震撼，不过学习的过程是艰辛的。由于comsol涉及领域众多，难以一本教程涵盖所有，可用的学习资源只有软件自带的案例库以及找大神学习。

为了避免众多同行重蹈本人学习过程中的覆辙，特对声学模块做一些笔记方便大家一起学习探讨。由于接触时间较短，学识有限，纰漏之处在所难免，本着交流的态度，大家共同学习

整体介绍

l  Comsol支持6个维度的物理场仿真，如下：

图1 空间维度

选择的原理是，能用低维就不用高维，主要是提高效率！

l  在声场仿真中，支持多物理场仿真，可选择的物理场较多，如下：

图2 声场

本人主要使用的是压力声学，声结构耦合两块，根据需要选择时域和频域分析。

在时域、频域分析时，针对各自存在不同的求解器，在增加”研究“(study)中可看到，在此不过多赘述。

界面介绍

l  本界面是以声场仿真中的压电场时域仿真为例，其它仿真类似。

图3 主界面

区域1：菜单栏。菜单栏中的”模型“窗口是后面”定义“”几何“等的缩略版，各区域在后面详细介绍

区域2：模型树。具体如图2。

图4 模型树区域

区域3：参数设置区。是模型树各部分设置的弹出窗口，用以对其进行详细设置

区域4：模型显示区。参数设置过程中的重要交互区，选择的点线面均会高亮显示；结果显示区，显示需要查看的仿真结果

区域5：通知栏。信息：模型的信息；进度：仿真计算时的进度；日志：仿真时的相关日志，如错误；表格：与结果中的表格对应。

 

”定义“的使用

有两个部分涉及到定义，一个是菜单栏”模型”中的定义缩略版；一个是菜单栏“定义”。

l  “模型“中的定义

1．可设置参数：点击后出现在模型树的”全局“的定义中

2．变量：可定义全局变量和局部变量，前者出现在模型树的”全局“的”定义“中，后者出现在模型树的”组件“中的”定义”中。

3．函数：函数也分为全局函数和局部函数，与”变量“设置类似。

l  菜单栏中的“定义”

可设置的项更加丰富，如图5

图5 “定义“栏的丰富功能

         1．变量和函数的设置在这里都是局部的，定义在模型树的”组件“中。

         2．选择、探针、质量属性、耦合暂时未使用，不清楚用法

         3．坐标系：其中的完美匹配层、无限元域是用来模拟无限大区域，可用来吸收界面上的声波，抑制其反射。

”几何“的使用

“几何”也有两种打开方式，分别是菜单栏中的“几何”和模型树中的“组件”中的“几何”，后者是通过右键打开。二者类似，下面只介绍前者，如图6。无论前者还是后者，绘制的几何图形都会添加到模型树中的”组件“中的”几何“中。

图6 “几何“栏的的丰富功能

1．  导入/出：该部分可以CAD. SOLIDWORKS对接，实现模型的导入

2．  绘制：通过软件自带的功能绘制模型

3．  操作：布尔和分割是使用最多的操作，实现并集、交集、差集

4．  其他：测量可以计算几何模型中区域、边、点的数量，显示在右下角的通知栏的”信息“区。

“材料”的使用

为模型添加材料，添加材料后需要选择相应的区域为其添加材料属性。

点击“添加材料”可调出材料库如图7

图7 丰富的材料库

“物理场“的使用

如图8所示。

图8 物理场设置

         1．物理场：第一个是当前所使用的物理场，第二个选项可增加物理场，与新建一个工程时选择物理场过程类似。

         2．域：区域对应的具体的物理场的设置，比如可为某一区域指定重量、速度等；在不同的物理场中，可添加的选项不同，如图9、图10、图11

图9 压力声学场，域的可选物理场

图10 固体力学场中，域的可选物理场

图11 静电场中，域的可选物理场

         3．边界、对、点等的物理场设定：与”域”类似，对于不同的物理场，有具体的物理场设置。

 

“网格“的使用

网格的设置也有两种，分别是右击模型树下的”组件“中的”网络”和菜单栏中的“网格”。

1．右键：如图12所示。常使用”自由剖分三角形网格“。

         2．“网格”栏：如图13所示

图12 “网格“右键栏

图13 菜单栏”网格“

未完待续，接下来主要介绍声学中物理场中域、边界、点的设置，涉及压力声学、固体力学、静电场等