前言
最近老師突然說讓學學comsol,做一下超聲檢測的聲場仿真,然後就接觸了comsol,被它的強大功能所震撼,不過學習的過程是艱辛的。由於comsol涉及領域衆多,難以一本教程涵蓋所有,可用的學習資源只有軟件自帶的案例庫以及找大神學習。
爲了避免衆多同行重蹈本人學習過程中的覆轍,特對聲學模塊做一些筆記方便大家一起學習探討。由於接觸時間較短,學識有限,紕漏之處在所難免,本着交流的態度,大家共同學習
整體介紹
l Comsol支持6個維度的物理場仿真,如下:
選擇的原理是,能用低維就不用高維,主要是提高效率!
l 在聲場仿真中,支持多物理場仿真,可選擇的物理場較多,如下:
本人主要使用的是壓力聲學,聲結構耦合兩塊,根據需要選擇時域和頻域分析。
在時域、頻域分析時,針對各自存在不同的求解器,在增加”研究“(study)中可看到,在此不過多贅述。
界面介紹
l 本界面是以聲場仿真中的壓電場時域仿真爲例,其它仿真類似。
圖3 主界面
區域1:菜單欄。菜單欄中的”模型“窗口是後面”定義“”幾何“等的縮略版,各區域在後面詳細介紹
區域2:模型樹。具體如圖2。
圖4 模型樹區域
區域3:參數設置區。是模型樹各部分設置的彈出窗口,用以對其進行詳細設置
區域4:模型顯示區。參數設置過程中的重要交互區,選擇的點線面均會高亮顯示;結果顯示區,顯示需要查看的仿真結果
區域5:通知欄。信息:模型的信息;進度:仿真計算時的進度;日誌:仿真時的相關日誌,如錯誤;表格:與結果中的表格對應。
”定義“的使用
有兩個部分涉及到定義,一個是菜單欄”模型”中的定義縮略版;一個是菜單欄“定義”。
l “模型“中的定義
1.可設置參數:點擊後出現在模型樹的”全局“的定義中
2.變量:可定義全局變量和局部變量,前者出現在模型樹的”全局“的”定義“中,後者出現在模型樹的”組件“中的”定義”中。
3.函數:函數也分爲全局函數和局部函數,與”變量“設置類似。
l 菜單欄中的“定義”
可設置的項更加豐富,如圖5
1.變量和函數的設置在這裏都是局部的,定義在模型樹的”組件“中。
2.選擇、探針、質量屬性、耦合暫時未使用,不清楚用法
3.座標系:其中的完美匹配層、無限元域是用來模擬無限大區域,可用來吸收界面上的聲波,抑制其反射。
”幾何“的使用
“幾何”也有兩種打開方式,分別是菜單欄中的“幾何”和模型樹中的“組件”中的“幾何”,後者是通過右鍵打開。二者類似,下面只介紹前者,如圖6。無論前者還是後者,繪製的幾何圖形都會添加到模型樹中的”組件“中的”幾何“中。
1. 導入/出:該部分可以CAD. SOLIDWORKS對接,實現模型的導入
2. 繪製:通過軟件自帶的功能繪製模型
3. 操作:布爾和分割是使用最多的操作,實現並集、交集、差集
4. 其他:測量可以計算幾何模型中區域、邊、點的數量,顯示在右下角的通知欄的”信息“區。
“材料”的使用
爲模型添加材料,添加材料後需要選擇相應的區域爲其添加材料屬性。
點擊“添加材料”可調出材料庫如圖7
“物理場“的使用
如圖8所示。
1.物理場:第一個是當前所使用的物理場,第二個選項可增加物理場,與新建一個工程時選擇物理場過程類似。
2.域:區域對應的具體的物理場的設置,比如可爲某一區域指定重量、速度等;在不同的物理場中,可添加的選項不同,如圖9、圖10、圖11
3.邊界、對、點等的物理場設定:與”域”類似,對於不同的物理場,有具體的物理場設置。
“網格“的使用
網格的設置也有兩種,分別是右擊模型樹下的”組件“中的”網絡”和菜單欄中的“網格”。
1.右鍵:如圖12所示。常使用”自由剖分三角形網格“。
2.“網格”欄:如圖13所示
未完待續,接下來主要介紹聲學中物理場中域、邊界、點的設置,涉及壓力聲學、固體力學、靜電場等