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内容简介

全书共8章，前4章为板块，以仿真发展历史与国内行业现状为开端，介绍了进行有限元仿真必备的基础条件。接着对COMSOL Multiphysics多物理场计算的基础知识给出了系统的讲解：首先对数学理论知识，譬如限元理论、高等数学基础、数值分析等基本概念进行了详细介绍；其次对COMSOL常规建模流程进行了简要阐述，包括函数定义、几何建模、材料定义、网格划分和求解设置等，同时对COMSOL中控制方程和边界条件的含义和应用做了介绍；然后对COMSOL的优势即多场耦合概念及耦合方法进行了阐述，后对COMSOL的软件操作方法、界面功能、网格剖分等知识进行了系统讲解。后4章为第二板块，从应用为广泛的四大领域入手，逐一介绍了计算流体力学、电磁学、结构力学和电化学模块，总计13个案例，按照由浅入深的顺序排序，较为详细地讲解了每一个操作步骤，使初学者可通过对照练习理解软件使用技巧。每一个案例，本书均配有二维码视频，以便初学者能更好地理解和掌握

本书是面向完全零基础的读者编写的入门指南，初学者既可以通读本书获得对COMSOL较为全面的认识，也可以在阅读完板块内容后，挑选自己感兴趣的领域，学习对应的案例操作。如果读者需要对软件设置原理有更全面的了解，可以查看COMSOL用户帮助文档。

章节目录

目录

目录序

前言

第1章仿真预备知识

11仿真发展简史

12我国仿真行业现状

13做好仿真工作的需求

第2章多物理场计算基础

21多物理场计算基础

211有限元简介

212数学理论基础

213数值分析

214基础物理场核心名词

22COMSOL常规建模流程

221案例描述

222建模求解

223函数

224几何模型

225材料定义

226网格划分

227求解器设置

228后处理

23COMSOL中的控制方程和边界条件

231控制方程

232边界条件

24耦合的概念及常规方法

第3章COMSOL操作方法

31COMSOL主界面功能介绍

32常用内置常数、变量，自定义参数、函数、变量、材料的方法

33COMSOL自定义参量的常见错误

34COMSOL前处理方法解析

341实体建模

342网格剖分

第4章COMSOL的网格剖分

41简介

42网格设置

421网格的添加、删除与设置

422网格的自动剖分

423网格的尺寸设置

424映射网格

425扫掠网格

426边界层网格

427复制网格

428网格设置的总结

43不同定型几何的网格

44网格检查

441检查和警告节点中报告的实体区域

442查询网格的统计信息

443创建网格绘图

45网格导入和导出

46网格划分示例

461二维网格剖分示例——流体喷射器

462三维网格剖分示例——元器件母版

47本章小结

第5章计算流体力学模块

51流体流动的控制方程

511质量守恒方程

512动量守恒方程

513能量守恒方程

514Reynolds平均可压缩NS方程

52边界条件

53求解过程

54COMSOL Multiphysics中计算流体模块中主要的物理场接口

541单相流动

542多相流流动

543多孔介质流动

55案例1热水杯静止散热

551物理背景

552操作步骤

553案例小结

56案例2高马赫流

561物理背景

562操作步骤

563案例小结

57案例3相场液滴滴落

571物理背景

572操作步骤

573案例小结

第6章电磁学模块

61Maxwell方程组

62本构关系

63COMSOL求解高频电磁场的物理场接口

631全波电磁场

632波束包络法

633几何光学

64案例1铜柱的感应加热

641物理背景

642操作步骤

643案例小结

65案例2高斯波束的二次谐波产生

651物理背景

652操作步骤

653案例小结

66案例3射频消融、微波烧蚀肿瘤

661物理背景

662操作步骤

663案例小结

第7章结构力学模块

71结构力学中的三个基本关系

711应力与平衡方程

712几何方程

713本构关系

72边界条件

721位移

722力

723弹性基础

73细长几何近似

731梁

732板

733壳

734膜

74结构力学的耦合类型

741流固耦合

742压电效应

743热结构耦合

75案例1铜及铜合金的塑性变形

751物理背景

752操作步骤

753案例小结

76案例2压电传感器

761物理背景

762操作步骤

763案例小结

77案例3殷钢的热变形

771物理背景

772操作步骤

773案例小结

78案例4瓦斯抽采过程中的流固耦合

781物理背景

782操作步骤

783案例小结

第8章电化学模块

81概述

82电化学理论

821原电池电动势

822传质现象

823离子扩散

824电迁移

825对流

826边界条件

827电极过程控制方程

828电流分布理论

829电极动力学类型

83案例1铁轨腐蚀

831物理背景

832操作步骤

833案例小结

84案例2稀物质传递二次电流分布

841物理背景

842操作步骤

843案例小结

85案例3电致化学发光

851物理背景

852操作步骤

853案例小结

参考文献

COMSOL多物理场仿真入门指南是2021年由机械工业出版社出版,作者田野。

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