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[转载]【源码】FEATool Multiphysics - MATLAB FEA物理仿真工具箱: lcj2212916 2018-12-15 11:16; FEATool Multiphysics - 让物理建模与仿真更简单容易 FEATool Multiphysics - Physics Modeling and Simulation Made Easy FEATool是一种集成的多物理现象建模与工程仿真工具，内置CAD、几何工具、预处理、栅格产生、求解器以及后处理和可视化显示。 FEATool is a fully integrated multiphysics (www.featool.com/multiphysics) modeling and engineering simulation environment for MATLAB, featuring built-in CAD and geometry tools, preprocessing and grid generation, solvers, and postprocessing and visualization. 已经集成的几种预定义物理模型是可用的，它们很容易结合起来建立不同的多物理模拟问题，包括流体流动、传热、结构应力、电磁学、反作用力、质量和化学物质的输送。 Several predefined physics modes are available which easily can be combined to set up of different multiphysics simulation problems including fluid flow, heat transfer, structural stresses, electromagnetics, reaction and transport of mass and chemical species. 而且，用户也可以自己创建需要的方程和物理模式。 Moreover, users can also specify their own custom equations and physics modes. 工具箱主要特点： FEM/FEA GUI建模与m文件编程 FEM/FEA GUI modeling and m-file scripting 1D、2D和3D的CAD与几何建模 CAD and geometry modeling in 1D, 2D, and 3D 具有三角和四面体单元的复杂几何结构的非结构网格自动生成 Automatic unstructured grid generation on complex geometries with triangular and tetrahedral cells 线性、三角形/四面体和四边形/六面体单元 Linear, triangular/tetrahedral, and quadrilateral/hexahedral cells 常数的一到五阶一致/非一致FEM基函数 Constant, 1st-5th order conforming and non-conforming FEM basis functions 定常和时间相关的线性和非线性解算器 Stationary and time-dependent linear and non-linear solvers 内置的后处理和可视化，包括边界和子域集成 Built-in postprocessing and visualization including boundary and subdomain integration 支持OpenFOAM和FEniCS外部解算器Support for the OpenFOAM and FEniCS external solvers 从GUI界面可以直接调用网格生成和后处理工具 Grid generation and postprocessing tools directly callable from the GUI 源码下载地址： http://page5.dfpan.com/fs/9lc9j27212299161621/ 更多精彩文章请关注微信号：; 1615 次阅读|0 个评论

多物理场模拟（Multiphysics simulation）论文：免费（修改稿）: 热度 2 zhpd55 2013-3-6 11:31; 850余篇多物理场模拟论文可以免费浏览与下载诸平关心多物理场模拟（ Multiphysicssimulation ）的朋友们，对于 COMSOLMultiphysics 数值模拟研讨会一定非常关注，如果您没有机会参加会议，到场聆听专家学者的精彩讲演，但又不想放过学习和了解最新研究动态的机会，当然浏览会议文献（包括会议论文、会议报告讲演稿等与会议相关的文献）就是最好的学习途径。在此告诉您一个激动人心的好消息， COMSOL 公司已经将2012年秋季在美国波士顿、意大利米兰、印度班加罗尔召开的COMSOL会议的 850多篇相关会议文献公布于众，可以免费浏览或者下载阅读（ comsol.com/c/lvj ）。其中包括以下21种分类： AC/DCElectromagnetics AcousticsandVibrations Batteries,FuelCells,andElectrochemicalProcesses BioscienceandBioengineering ChemicalReactionEngineering ComputationalFluidDynamics ElectromagneticHeating GeophysicsandGeomechanics HeatTransferandPhaseChange MEMSandNanotechnology Microfluidics Multiphysics Optics,PhotonicsSemiconductors OptimizationandInverseMethods ParticleTracing PiezoelectricDevices PlasmaPhysics RFandMicrowaveEngineering SimulationMethodsandTeaching StructuralMechanicsandThermalStresses TransportPhenomena Viewitnowinyourbrowser: MultiphysicsSimulation:AnIEEESpectrumSupplement COMSOLMultiphysics 是一款多物理场耦合分析软件。 COMSOL 公司 1986 年成立于瑞典斯德哥尔摩，目前已在比利时、丹麦、芬兰、法国、德国、挪威、瑞士、英国和美国麻州、加州等成立分公司。中仿科技公司 (CnTechCo.,Ltd) 是 COMSOL 集团在中国的唯一合作伙伴，负责 COMSOL 产品在中国区 ( 包括香港、澳门特别行政区 ) 的技术支持和销售活动。 YoucannowgaininstantaccesstoMultiphysicsSimulation:AnIEEESpectrumSupplement.Clicknowtofindstoriesonthematerialsmodeling,electroniccooling,powergridcomponents,andmore: http://goo.gl/lUYQi; 个人分类: 新观察|5687 次阅读|4 个评论

[转载]COMSOL Multiphysics V4.2隆重发布——新版本多亮点，新模块功能: NathanUFO 2011-6-25 22:10; COMSOL Multiphysics V4.2 亮点简介让广大数值模拟工作者激动和兴奋的COMSOL Multiphysics Version 4.2，已经面世。本次升级版本中，除了已有模块的功能增强外，让人们眼睛一亮的是增加了电镀模块、微流模块、岩土力学模块、多孔介质流模块……COMSOL Multiphysics Version 4.2 代表了绝大多数多物理场数值仿真中的最先进技术，例如：电磁学、结构力学、化工、流体，以及CAD交互式建模等。微流体模块：微流体模块用来研究微流设备和稀薄气体流动。岩土力学模块：地质岩土方面的多物理场模拟，如隧道开挖等。电镀模块：应用于模拟镀铬等电化学加工。 AutoCAD同步链接：AutoCAD的3D模型可直接导入到COMSOL Multiphysics。 SpaceClaim同步链接：将直接建模与多物理场仿真融合在一起，使两者紧密联系、相互协调。共窗口界面：与SolidWorks同步链接时，用户可在同一窗口下使用SolidWorks和COMSOL Multiphysics。快速多物理场总装：运算更快，节省内存，适用于任意类型操作平台，包括笔记本和集群。报告生成器：生成不同细节程度的HTML报告，最简略的为简要报告，最详细的为完整报告。可压缩高马赫数流体：用于设计喷嘴，管道网络，阀门以及空气动力学仿真。虚拟几何工具：用于修复CAD模型且保留底层的面曲率，提高网格划分效率。瞬态自适应网格：模拟两相流的尖锐扩散前沿，使仿真速度更快，准确度更高。自动重新剖分网格：应用于移动网格，当超过用户自定义的网格质量阀值时自动进行网格剖分。岩土力学模块岩土力学模块是结构力学模块的新增模块，用来模拟地质岩土方面的应用，例如隧道，开挖，边坡稳定和挡土结构等。岩土力学模块主要用来研究在特定的分界面上，土壤岩石的塑性、形变和破坏，以及与混凝土结构、人造建筑物的相互作用。了解更多信息岩土力学模块应用案例：挡土墙（左）、隧道开挖（中间）和柔性地基（右） AutoCAD同步链接与AutoCAD建立实时链接，可将3D几何模型从AutoCAD导入到COMSOL Multiphysics，两者的几何结构保持相关性，也就是说对几何结构的设置（如接口或网格剖分）会保留到同步操作中。实时链接接口同时为双向调用，用户可在COMSOL中修改AutoCAD的几何结构。了解更多信息电镀模块电镀模块主要应用于电化学加工领域，包括汽车工业中的镀铬过程，涂层，上色，装饰性电镀以及印刷电路板（PCB）制造等。了解更多信息微流模块微流体模块用来研究微流设备和稀薄气体流动。重要的仿真应用包括芯片实验室设备，数字微流体，电动力学和磁动力学设备，喷墨打印机，真空设备等。了解更多信息微流体模块案例：电润湿透镜（左）和分子流（右） SpaceClaim同步链接 COMSOL Multiphysics与SpaceClaim的同步链接是将直接建模与多物理场仿真融合在一起，使两者紧密联系、相互协调，最终通过CAD与CAE的并行处理得到最优化设计方案。了解更多信息 SolidWorks同步链接共用窗口界面 SolidWorks与COMSOL Multiphysics在同一窗口中工作，即用户在SolidWorks界面下可与COMSOL Multiphysics同步工作。如下图。几何与网格基于坐标建立选择若对两个略有差别的模型进行仿真分析，基于坐标建立的选择可以重复进行仿真操作，而用户不需改变材料设置，边界条件或网格参数。与几何对象的处理方式类似，基于坐标选项可进行参数化设置。图中是一个支架的装配图：首先是8个螺栓，然后是12个装配螺栓，其它部位结构完全一致。选定方框中的所有物体，并对装配8个螺栓的支架设定固定约束。在下一步中，增加了4个螺栓，基于坐标的选择自动对其设置固定约束。端面对几何结构进行端面操作可覆盖流体管道的底端，随后为CAD导入元件的内部剖分网格，用户只需选择将要形成的面的边界。这项操作将纯粹结构力学模型转变成流体模型或流固相互（FSI）作用模型。这项功能需要CAD导入模块或一个CAD软件实时链接模块。虚拟几何操作剖分网格虚拟几何工具可以修正CAD模型，而不改变其实际的表面曲率。通过生成合成面，网格剖分能够更加准确地表征物体表面形状，而不用添加过多的单元。此外，在分析过程中COMSOL Multiphysics能够利用高次单元表征弯曲面。参数化面参数表面功能允许用户利用解析表达式或表格数据直接生成面，用户可以调整实际的NURBS表面的分辨率，生成更细化的面和网格。此图表示流动仿真，导入海拔数据以表征岩石断裂缺口。求解瞬态自适应网格利用瞬态自适应网格优化方法可更有效地模拟两相流。除了两相流以外，瞬态自适应网格优化也适用于其他任何瞬态模拟仿真。图中所示为喷墨打印机模型，见微流体案例库（或CFD案例库）。自适应网格自动识别出空气与墨水相边界周围需要更加浓密的网格，并且通过瞬态模拟动态更新网格。移动网格自动重新剖分网格对于涉及到移动网格的仿真过程，自动网格重剖可以处理变形程度更大的情形。当网格变形超出了用户设定网格质量临界值时，网格会自动重新剖分，并在新网格继续仿真。上图表示，单元和移动边界经过自动网格重剖，生成了压缩的单元。求解步骤中选择物理场在建模过程中，物理场选项能够激活或失效物理场接口。用户可以利用这项功能控制物理场在某个求解步骤中是否进行求解。求解器收敛图收敛图可用于监控非线性、迭代和瞬态求解过程的收敛性。对于非线性仿真，收敛图表征非线性迭代和和核心线性代数迭代求解各自的收敛性。快速并行总装和求解器 COMSOL Multiphysics在多年以前就可以利用多核与集群进行直接求解。在4.2版本中，多核装配和迭代求解器是并行进行的，使得计算速度更快、内存利用率更高，运行平台包括了从笔记本电脑到集群之间的任何形式的计算机平台。结果与可视化报告生成器报告生成器会生成模型HTML报告，表征模型的整体信息，并且用户可以为模型添加多项报告。每一份报告包含目录表格，并带有正文内容链接。报告生成器使用内置样式表，用户也可以在浏览器中使用自制样式表改变报告表格形式。 Nyquist图 Nyquist图表示频率响应仿真结果的振幅和相位。这类图显示到原点的距离和相角随频率的变化，主要应用在AC/DC，RF，结构力学模块，声学模块，MENS，电池与燃料电池模块。流线带状图流线图可呈带状形式，带状结构的宽度和颜色可通过任意表达式来控制。图中为示模拟湍流的两种不同带状图。调整颜色图例的位置颜色图例位置可设定在图像的右端，左端，上端，下端，或设置为四个位置交替。可变长宽比视图方向比例非常大的模型可改变显示比例。上图表示热动元件模型，左图为实际的、方向比例非常大的模型，右图为修改比例的模型。报告生成器改进二维渲染改进了坐标轴标签；更容易选定覆盖配对边界；新的绘图表格，网格与标尺可表示指针的位置。直方图直方图，用于结果处理，可通过体积，表面，边或点的形式表征数据分布。用户可以将图像设定为是连续的或离散的，数据标准化选项包括中立，峰值或整体。数据的均方差和方差对于派生值，用户可以利用数据系列平均值的积分或最大值。例如，用户可立即显示数据系列中的每一步的平均值的积分或最大值。4.2版本中新增加的算符有均方差（RMS, the root mean or quadratic mean）和方差（Variance）。缺省图在模型树的结果部分，缺省绘制与物理场模型生成的绘图组的描述性名字自动适应。数学接口新PDE和ODE接口 PDE接口增加了一系列描述表面和边界的方程模式，应用包括利用系数形边界PDE接口描述表面扩散，边界层材料集聚和任意物理场的方程壳模型。一系列新的接口可用于空间分布的ODE和微分代数方程DAE。应用包括材料－记忆模拟，比如生物传热耗散计算或材料蠕变，这里材料形态由计算体积中每一点的单一状态变量表示。经典PDE接口包含传热方程模式和对流－扩散方程模板。所有PDE，ODE，DAE接口模式都可用于与任意特殊应用模式进行多物理场耦合。材料库材料渲染材料表面可用色度，纹理，反射等方式来渲染。黄金，铜，空气，水，混凝土等其他常用材料具备其特定表观形式。材料表现可被设定，包括镜面，扩散，环绕颜色，纹理点水平。要使用纹理渲染，设置可视化首选项为质量最优化。广义COMSOL桌面功能模型树中拖动节点模型树支持拖动与合并功能。利用这项功能，用户可以改变节点的顺序，或者拷贝、复制点。更新进程和日志窗口进程与日志信息各在独立窗口中。进程窗口具有自动清除功能。日志窗口支持清除与锁定功能，以及摘要滚动。当打开模型时，会生成一个带有模型名字的额外日志。 AC/DC模块小信号分析所有模块均支持小信号分析功能。图中所示为一个典型的应用：电感器，中心为非线性磁芯的，电感随电流增加而发生变化。变量电感又被称为小信号或微电感。 AC/DC集总端口分析集总端口边界功能用于电磁场分析，这项功能用来激活线圈和其他导电结构，同时也能用来计算S参数。声学模块声-压电耦合新增的多物理场接口，将声学－压电耦合，可进行频域和时域研究，并能够结合压力声学，固体力学，静电学和压电装置接口功能。声-壳耦合声－壳耦合，可用来模拟振动薄弹性结构及其感应声压场。耦合是双向的，并且可用于3D频域和时域的研究。声学－壳相互作用可以与声学模块的压力声学和壳接口，结构力学模块等相互结合。弹性和多孔弹性波声学模块新增了两个应用，用来描述波在固体和多孔介质中的传播。对于常用的弹性固体，弹性波可以和多孔弹性波模式耦合，对多孔弹性波的传播进行频域分析。热声耦合声学模块新增了热粘性声学专用模拟工具，用于手机中的微型扬声器和麦克风的高精度仿真。当声学设施的尺度相对粘性热边界层来说很小时，需要使用热声学接口。右边的图表示具有Helmholtz衰减共振器的声学耦合器，其中包括热传导过程和粘滞损失过程。左图表示在浅唯一波导中的热声波场，结果与解析解匹配。电池与燃料电池电池与燃料电池模块新增了AC阻抗研究类型，用以电化学阻抗光谱（EIS）仿真。新的表面反应接口可以在边界面上模拟表面反应。材料库中包含了常用的电池两极材料和电解质。图为汽车电池冷却管道及电池组的温度场。模型耦合了电池的高灵敏度电化学模型、电池和电池组的元件热分析、冷却管道流体流动三个过程。新教程螺旋型锂离子电池的边界效应圆柱型锂离子电池的二维热力学模拟圆柱型锂离子电池的三维热力学模拟（需要传热模块）燃料电池的电化学阻抗谱铅酸电池网格电极中的主电流分布可溶解铅－酸氧化还原电池 CFD模块高马赫数流体流动高马赫数流体流动接口应用条件为流体流动速度足够大，可引起流体密度和温度发生明显变化时；这个过程中耦合了流体热动力学。当流体速度接近或超过声速时，流体性质发生明显变化。一般来说，流速大于声速0.3倍的流体被认为是高马赫数流体。其重要应用包括：喷嘴，管道网络，阀门和空气动力学现象。图为在二维收缩－扩张扩散器（Sajben扩散器）中，湍流可压缩流体的标准模型。在入口处，流体马赫数为0.46，通过收缩部分时被加速，并且在扩散器的瓶颈处达到超音速条件。超音速流体在扩张部分终止，之后流体减为亚音速。化学反应工程模块反应流稀溶液反应流物理接口，在自由介质和多孔介质内耦合质量输送与动量输送。对浓溶液的反应流物理接口，同样可用。可自动建立速度场与混合密度的模型耦合。另外，根据非多孔区域的相关量，可导出多孔区域的有效输送系数。扩散无限元 COMSOL Multiphysics 4.2在无边界区域仿真引入无限元新方法。因为不同的物理场可共享相同的无限元，用户可以在模型定义节点中定义无限元，消除每一个物理场接口的多余操作。利用新功能，稀溶液运移接口提供了无限元扩散仿真。图为新版本中的模型树图。化学反应模型中的参数估计将化学反应工程模块与优化模块结合起来，用户可使用参数估计，在反应工程接口中预定义反应类型。图为寻找一阶反应的Arrhenius参数的辅助模型，氯化重氮苯一阶反应分解为苯，氯化物和氮。表面反应表面反应接口用于模拟表面吸附溶质与运移溶质之间的反应。此接口用于模型边界层，在表面临近区域与质量输送接口耦合。表面反应接口可以与化学溶质输送，反应流，和电化学接口耦合。接口中内置了增长速率表达式，可用来模拟移动边界层。传热模块辐射热壁函数用于湍流热壁方程支持面对面辐射模拟和高导边界层模拟。此方程适用于精细热传模拟，可用于湍流，流体传热，固体传热，热辐射和高导薄热层（如金属薄片）之间的相互结合。多层结构传热对于多层薄膜传热的新处理方式，可以模拟各具不同的电导率的多层薄结构。风扇和烘烤边界条件用风扇和烘烤边界条件，进行电子冷却仿真。风扇边界条件也可用于内部边界条件上，即狭缝条件。为模拟入口处流体，风扇曲线可以直接输入，或以表格形式件载入。热光色表缺省颜色表（颜色刻度尺）为热光色表，对热传导仿真的可视化结果进行优化。消除了颜色范围中底端部分，也修复了红颜色中的黑色阴影。等离子体模块等离子体表面反应新功能可用以模拟表面反应和溶质浓度。 RF模块介质（RF）远场和新模型对天线和辐射元件计算辐射图时，远场估计是重要工具。这项功能被进一步扩展，现在除了支持真空环境中的计算，还支持在媒介中计算。用户可以选择对边界或者域进行计算。右边的图表示入射在电线上的平面波模型。折射系数，反射系数和一阶衍射都作为入射角的函数进行计算。左边的图显示的是一个新的教程模型，模拟三端口铁氧环形器中的阻抗匹配。新结构力学功能预应力分析结构力学模块、MENS模块和声学模块，为固有模式和频率响应模式下的预应力分析，提供了新的功能强大且使用容易的工具。通过过结构力学、热学或任意多物理场的载荷，对固体力学接口建立的结构结构可以预加应力。图表示结构力学案例库中的教学模型，与无载荷情况和有预应力情况下的频率响应形成对比。压电PML 压电完美匹配层，能够同时吸收向外传播的压电弹性波的弹性部分和电场部分。这个功能用于模拟压电传感器和声波滤过，比如BAW和SAW。结构力学模块、MEMS模块和声学模块都可使用这项功能。固体力学无限元关于固体力学，某一模拟任务需要对材料平板的的应力和张力进行计算。由于实际原因，这种模型的一些距离分析区域较近的模型区被人为地截断了，而分析人员面临的问题是如何对截断区域设置边界条件。通过自动判定计算区域为无限元，从而利用无限元模拟，可以完全地避开这个问题。结构力学模块和MENS模块提供了无限元功能。各向异性塑性弹性塑料分析是对线性弹性材料模型分析的继承。这使弹塑性模型更快的建立，同时使正交材料和各向异性材料可用于塑性研究。这项功能可用于结构力学和MEMS模块。新的地质力学模块用更高级的预定义材料模型，进一步扩展了这个功能。弹簧和阻尼器对于非刚性边界的仿真，弹簧和减震器在点、边、边界和域，增加了新的边界条件。这个功能可用于结构力学模块中的所有接口，以及声学模块和MEMS模块中的固体力学接口。类似的，新的弹性薄层边界条件可用于内部边界和装配体中间层。常见截面的梁截面库当使用横梁接口时，对于许多常用的横截面，可以自动计算横梁横截面的性质。附加质量对于结构力学模块的接口，以及声学模块和微机电模块中的所有固体力学接口，都可在边、边界线和域上添加附加质量。其重要的应用有：模拟侵入水中的振动结构所具有的不作用于结构上的附加质量，对结构的刚度无贡献的薄层所具有的质量，修正CAD损伤所引起的质量变化，或者几何模型中未表现出但现实存在的组件所具有的质量。多孔介质流动模块多孔介质流动模块（以前称为地球科学模块）在V4.2中新增了很多功能。将地质力学模块与地下流体模块耦合在一起，能够得到岩土耦合多物理场，比如多孔弹塑土壤模型，岩石材料溶质输送模型。薄扩散阻隔层边界条件在溶质输送接口上，对内部边界设定薄膜扩散阻隔边界条件，能够模拟比周围区域薄很多的薄层扩散系数。 COMSOL 在中国， COMSOL Multiphysics 是全球第一款真正意义上的多物理场耦合分析软件，中仿科技公司 (CnTech Co.,Ltd) 是 COMSOL 集团在中国的唯一合作伙伴，负责 COMSOL 产品在中国区 ( 包括香港、澳门特别行政区 ) 的技术支持和销售活动。中仿科技公司凭借个性化的解决方案、成熟的 CAE 产品线、专业的市场推广能力以及强有力的技术支持服务赢得了国内众多科研院所以及企业的一致认可，目前国内几乎所有知名大学以及中国科学院旗下各研究所都已选择使用 COMSOL Multiphysics 作为其科研分析的 CAE 主要工具。随着中仿科技公司在全国的各分公司、 CAE 技术联合中心， CAE 培训中心的成立，提供更专业的更周到的本地化技术服务，目前众多企业也纷纷选用 COMSOL Multiphysics 作为企业的分析工具 , 应用全球最先进制造技术，最终增强企业的核心竞争力，保证了企业持续发展。关于 COMSOL COMSOL公司在1986年成立于瑞典的斯德哥尔摩，目前已在比利时、丹麦、芬兰、法国、德国、挪威、瑞士、英国和美国麻州、加州等成立分公司。COMSOL公司是全球多物理场建模与仿真解决方案的开拓者和领导者，它的旗舰产品COMSOL Multiphysics，使工程师和科学家们可以通过模拟，赋予设计理念以生命。它有无与伦比的能力，使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。COMSOL的用户利用它提高了手机的接收性能，利用它改进医疗设备的性能并提供更准确的诊断，利用它使汽车和飞机变得更加安全和节能，利用它寻找新能源，利用它探索宇宙，甚至利用它去培养下一代的科学家。关于公司的其他信息可以参见 www.comsol.com 关于中仿科技中仿科技(CnTech)是中国区领先的仿真分析软件和项目咨询解决方案的供应商。作为国内仿真技术行业的领跑者，中仿科技一直致力于仿真技术领域最专业的软件系统集成与实施和项目咨询，协助用户提高产品技术附加值、提升核心竞争力。在融合世界一流数值仿真技术的同时，中仿科技依靠自主创新研发拥有自主知识产权的中仿CAE系列产品。总部在上海，目前在北京、武汉和深圳设有分公司。除了强大的销售和技术支持网络之外，中仿科技还设有专业的售后服务团队和培训中心。为了更好的服务广大客户，公司将陆续在全国各大城市设置业务分支机构。凭借多年来广大客户的支持和信任以及中仿员工的奉献精神和责任心，已为国内外数百家企业、高校及科研院所提供了专业的软件系统及项目咨询等服务，服务领域涉及教学科研、机械工业、土木工程、生物医学、航空航天、材料科学、化学化工、冶金科学、汽车工业、电子电器、气象环保、采矿和石油工程等行业。更详细的信息请参考 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[转载]COMSOL Multiphysics入选NASA杂志年度最佳软件: NathanUFO 2011-2-26 11:05; 伯灵顿，马萨诸赛州（ 2010 年 7 月 30 日讯） ——COMSOL 公司今日非常荣幸的宣布，最新推出的 COMSOL Multiphysics version 4.0 入围 NASA Tech Briefs 2010 年年度最佳产品评选。最终的获胜者将凭借出色的技术水平和实用价值被 NASA Tech Briefs 的编辑们挑选出来，并被推荐给该杂志的 400,000 多位工程师和科学家读者。详见： http://www.techbriefs.com/component/content/article/8181 “我们很高兴能够入围今年的年度最佳产品评选。COMSOL V4.0得到了NASA Tech Briefs的编辑们的认可，这感觉简直棒极了。”COMSOL公司负责市场营销的高级副总裁评价到，“V4.0是一个重要的版本，我们推出了全新的用户界面以提升工作效率，且收到了很好的效果。” COMSOL Multiphysics V4 时代，数值建模让您乐在其中关于NASA Tech Briefs NASA Tech Briefs 是 NASA 推出的官方出版物，并且是美国 BPA 评出的发行量最大的工程杂志。目前， NASA Tech Briefs 的发行量已经超过了 190,000 份。每月出版的杂志独家报道 NASA 及其行业合作伙伴和供应商所的技术创新，这些技术创新可用于产品的开发或改进、解决工程问题或制造工业。了解更多信息，请访问： http://www.techbriefs.com/ 关于COMSOL COMSOL公司是全球多物理场建模与仿真解决方案的提倡者和领导者，其旗舰产品COMSOL Multiphysics，使工程师和科学家们可以通过模拟，赋予设计理念以生命。它有无与伦比的能力，使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。COMSOL的用户利用它提高了手机的接收性能，利用它改进医疗设备的性能并提供更准确的诊断，利用它使汽车和飞机变得更加安全和节能，利用它寻找新能源，利用它探索宇宙，甚至利用它去培养下一代的科学家。关于公司的其他信息可以参见 www.comsol.com 关于中仿科技中仿科技是中国内地、香港、澳门领先的仿真分析软件和项目咨询解决方案的供应商。中仿科技公司是中仿集团旗下的旗舰公司，总部设在香港，目前在全国设有四个分公司，分别是上海、北京、武汉和深圳。除了强大的销售和技术支持网络之外，我们还设有专业的售后服务团队和培训中心，为了更好的服务广大客户，公司将陆续在全国各大主要城市设置业务分支机构。CnTech业务包括项目咨询和专业软件的集成和实施等，凭借多年来广大客户的支持和信任以及CnTech员工们的奉献精神和责任心，已为国内外数百家企业、高校及科研院所提供专业软件系统及项目咨询等服务，服务领域涉及教学科研、机械工业、土木工程、生物医学、航空航天、材料科学、化学化工、冶金科学、汽车工业、电子电器、气象环保、采矿和石油工程等行业。将始终怀着谦虚、诚实、敬业关注客户需求、提升客户价值"的核心理念，始终遵循客户满意为止的服务准则，真诚地为客户排忧解难、出谋划策、坚持不懈，及时为国内外客户提供全球最前沿最顶端的科技服务，力争成为仿真技术行业的典范！更详细的信息请参考 http://www.cntech.com.cn/; 2202 次阅读|0 个评论

[转载]基于MEMS的生物传感器将有望应用于DNA探测: monnet 2010-6-21 15:04; 序言：如果内科医生有一种简单、快捷的一次性的器具，像现在的家用测孕一样，用来探测DNA ，或者拥有其它价格低廉的生物传感器来探寻具体的血蛋白和其他的生物物质，都将在遗传疾病的诊断和治疗上带来到巨大的帮助。随着在基于微流体的芯片实验室概念的提出，这些方案都有望成为可能。图1 Meinhart 副教授（右）和助理研究员Gaurav Soni （左）在实验室中研究一个微流通道器件。加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)的Carl Meinhart副教授研究组正在研究如何通过设计新型的微流器件来提高生物探测器的性能实现快速探测生物分子。Meinhart副教授既是一个实验学家，也是一个数值模型专家。他使用COMSOL Multiphysics发展和验证解释实验现象的理论，来确认那些理论和实验结果相吻合。这样以来，为把他的研究成果拓展到多个应用领域，如搅拌、泵浦、微量流体的混合等方面，打下了坚实的基础。他开始微流体的研究是因为考虑到在生物探测器中的应用和巨大的商业潜力。现在对于低浓度样本的测试需要数十个小时，而他发明的一些微通道器件，通过在控制电极上的电压来实现搅拌控制，将会把这个时间缩为原来的十分之一。发现完美匹配在介绍模型建立之前，首先介绍杂交物理过程，就是在互补区域形成碱基对。许多DNA检测就是使用这项技术来探测特定序列的脱氧核苷酸（oligio-nucleotides）的存在浓度。一种探测技术通过微通道表面放置特定已知的单链DNA。微通道器件中的流体把未知单链DNA分子传送到结合表面。如果互补匹配存在，DNA在结合表面上发生杂交，并产生与浓度相关的光或电信号。理论认为DNA扩散到表面会限制杂交的速率，所以探测系统通过微搅拌来加速反应发生。尽管Meinhart博士还没有从实验上证实这个想法，但是他有把握相信，他们的研究组正在研究如何实现这项技术在工业探测器上的应用。为了实现他的新奇的构思，Meinhart博士设计了一个直径为40um，长250um的微通道器件（如图1所以）。没有任何电的激励，分析物的传输到反应表面是比较慢的，因为在通道中的层流平行于反应表面。因此主要传输是通过垂直于流向和表面的扩散过程。如果扩散限制反应的速度，探测的过程将长达10小时左右。图2 流体从微通道的左端流向右端，优化的交流电压施加在底部的电极上来改善结合表面的吸附速率。 Meinhart博士和他的研究组发明了一种方法通过使用交流电动流来改变反应表面附件流体的流向，从而增加分析物的传输速率。他们在结合表面的对面通道壁上放置两个电极。当施加电压时，交流电驱动力在流体中形成了一个涡流，使得更高浓度的分析物向结合表面传输，达到增加反应速率的目的。Meinhart博士解释说：通过设计电极和优化驱动电压，有望把探测时间缩短到原来的十分之一，从10个小时缩短到1个小时。对一个要进行大量的测试实验的实验室来说，时间上的减少意义尤为重大。六个物理过程耦合使用电驱动搅拌流体的方法是相当复杂的，包括许多的物理过程，其中包含着三个主要的物理现象。第一个是双向电泳力，在这个力的作用下，分子在外加电压的作用下形成了类电偶极子。第二个现象就是在流体上的电热力。电极产生了交流电场，形成的非均匀焦耳能量对流体进行加热。电导率和介电常数是温度的函数，因此由于加热形成的这些参数的梯度分布产生了库仑和介电力，这些力充当电热力来改变流体的流向。第三个力的产生是由于电渗作用。流体是导体，所以施加在电极上的电压触发了流体中平衡电势的离子的产生。这导致电极表面附着有一薄层纳米级的离子。电场沿着电极表面的法线方向，如果离子层只有几十纳米厚的时候，电场会有一个小的切向分量，这个渗透力对流体的流向会起到一定的作用。 Meinhart研究组在实验上对这些力进行了研究。他们把实验结果和数值仿真结果进行了比较，来验证不同理论的有效性。建立这样的数值模型非常复杂，因为问题中包含了大量的物理过程，包括电势、电场、温度、电导率和介电常数、流体速率、分析物浓度、以及一阶均相反应。模型同时耦合了六个方程：求解基础静电学的Laplace方程。求解热-能量方程，其中电场作为热源。计算由静电学和温度产生的非线性电热力。求解描述通道内流体速度场的电热力作为源项的Navier-Stokes方程。在电热力方程中，在低频时，主要是库仑力，在高频时，主要是介电力。求解时间相关的传导对流参数方程预测在微通道内分析物悬浮浓度。求解一维均相反应方程并耦合一维结合表面到两维微通道。为了协助建立能包含所有因素的生物探测器的精确数值模型，Meinhart研究组在2000年开始使用COMSOL Multiphysics。在那之前，Meinhart博士说，没有商用的软件包可以解决所有的物理问题。要自己开发研究微通道的代码需要付出许多年时间。然而使用COMSOL Multiphysics，一个有经验的研究人员可能只需要一星期的时间。与此同时，一些其它的具有能处理多物理问题的商业软件包开始出现，但是这些软件包的适用范围都非常狭窄，并不能满足人们研究不同物理问题的需要。即使幸运的找到了一个合适的软件包，却很难把不同的物理问题在一个环境下联合处理。和这些软件不同，COMSOL Multiphysics在这些方面具有非常好的优越性和灵活性。如果不能确定控制方程，可以通过尝试许多方程或者选项或者甚至可以建立自己的方程，直到最终找到合适的方程去解决问题。当内建方程不足 Meinhart博士指出在这个问题里包含的奇耦合，特别是电热搅拌必须考虑到电场、流体的加热、非均匀结合力等因素。当考虑这些效应的时候，他发现没有模块包含着合适的方程。例如在计算DEP力的时候要计算在边界上的一阶和二阶势场导数。在这种情况下，就可以通过自己直接建立自由形式的方程直接导入到COMSOL Multiphysics中进行计算。建立这个模型最具挑战性的部分就是化学方应的处理。Meinhart小组把一维结合表面的几何模型耦合到代表微通道的两维几何模型中。在这两个几何模型上如何耦合物理问题，最初使我们感到很为难。 Meinhart博士说，最终通过学习COMSOL Multiphysics课程中一个和我们很相似的例子之后，解决了我们的问题。我们很快发现这些课程对于建立更高级的模型具有非常宝贵的意义。在他们的模型里，从左端流入向右传输的流体样本中的含有低浓度的生物分析物。在两个电极不施加电压的情况下，流体剖面具有充分发展层流的特征，也就是说，抛物线流速剖面在通道壁上为0。通过流体传输的分析物在反应表面上边界吸附，剩下的分析物随着流体从通道的右侧流出。模型求解稳态流与给定的电场和电热合力的相互作用。作为比较，Meinhart小组仿真了初始浓度为0，流体从通道口注入的动态传输平衡情况。从图2可以看出，当交流电压施加在电极上时，速度剖面不再是抛物线，而方向向结合表面变化。这反映了在电场存在的情况下，分析物浓度向结合表面传输的速度大大加快。研究发现施加在电极上的电压达到14V rms时在最初的几分钟内可以把结合速率提高近5倍。通过COMSOL Multiphysics的仿真，优化电极的几何形状和位置，可以将这项技术应用在众多类型的微流免疫传感器中。图2 在电极上施加特定电压5 秒钟后流搅拌流体流动，使得分析物聚集在反应表面附近的狭窄路径上。图中颜色代表反应分析物的浓度箭头代表速度场。 Meinhart小组为了量化电场对结合速率的增强作用，他们对比了在有无电场的情况下的分析物在反应表面的结合速率，如图3所示。电极上施加10V rms电压，在最初的5秒内边界分析物浓度提高了1.5倍，这个增强作用随着时间的增加逐渐增大。此外，从曲线的斜率可以看出，分析物的结合速率大约是电动流存在情况下的1.5倍。图3 利用COMSOL Multiphysics 绘制的分析物平均浓度和时间的关系图。图中曲线反映了电极上施加10 V rms 信号，在最初5s 内边界分析物浓度提高了1.5 倍，随着时间增加提高倍数之间增加。曲线斜率表示分析物的结合速率，同样是电动流情况下的1.5 倍。快速研发新产品 Meinhart小组使用COMSOL Multiphysics建立模型并正在受益，如同研究结合表面和电极的位置一样，他们可以快速有效的仿真不同几何形状对微通道的影响，他们同样可以研究在不同的激励电压下的情况。这样以来，他们可以快速的优化特定生物探测器应用方面的基本规律，这些应用主要是用来检测注入到各种流体中的分析物。在生物探测器制造业中，COMSOL Multiphysics建立的这些模型催生了基于这项突破性技术的新产品，并更快的把它们推向市场。另外，Meinhart博士作为在生物微机电领域的独立顾问，COMSOL Multiphysics使得他成为了紧密联系基本理论和数值模拟的实验主义者。Meinhart 博士说，相比市场上其他同类产品，COMSOL Multiphysics具有很高的灵活性，这使得它成为我非常有用的工具，因为我从来都不知道未来将要面对什么样的物理问题。 COMSOL在中国，中仿科技公司(CnTech Co.,Ltd)凭借个性化的解决方案、成熟的CAE产品线、专业的市场推广能力以及强有力的技术支持服务赢得了国内众多科研院所以及企业的一致认可，目前国内几乎所有知名大学以及中国科学院下属各研究所都已选择使用COMSOL Multiphysics作为其科研分析的CAE主要工具。随着中仿科技公司(CnTech Co.,Ltd)在全国各地的分公司、CAE技术联合中心、CAE培训中心的成立，为广大客户提供更专业、更周到的本地化技术服务，众多企业也纷纷选用COMSOL Multiphysics作为企业的分析工具，应用全球最先进制造技术，最终增强企业的核心竞争力，保证了企业持续发展。参考文献 S.P.A. Ramos, H. Morgan, N.G. Green, and A. Castellanos, AC electrokinetics: a review of forces in microelectrode structures, J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 31, 1998, pp. 2338-2353. 关于 COMSOL Multiphysics 和开发团队 COMSOL Multiphysics是一款业界领先的科学仿真软件，主要是利用偏微分方程来对系统建模和仿真。它的特别之处在于它的多物理场耦合处理能力。从事专业科学研究的科研人员也可以开发具有专业用户界面和方程设置的附加模块；现在已经有的模块有化工、地球科学、电磁场、热传导、微机电系统、结构力学等模块。软件可以在多种操作系统上使用，包括Windows、Linux、Solaris、HP-UX等系统。其他可选软件包有CAD输入模块、以及COMSOL化学反应工程实验室等。更详细的介绍可参看中仿科技网站： www.cntech.com.cn COMSOL公司是1986年在瑞典斯德哥尔摩成立，现在已经在多个国家（比利时、荷兰、卢森堡、丹麦、芬兰、法国、德国、挪威、瑞士、英国、美国）成立分公司及办事处。详细信息请登陆 www.comsol.com; 个人分类: 未分类|3712 次阅读|0 个评论

生物医学与多物理场仿真: monnet 2010-6-2 14:11; 对于生物医学与多物理场仿真的关系，可以用四点来说明： 1、Innovation Ideas Verify 仿真的最大功用，在于将科研人员平时所思所想，在一个虚拟的时间里进行重现，特别是对于那些比较前沿的领域，而实验条件又难以得到满足之时，却可以在计算机中将它实现。例如，一个骨骼连接部位的受力分析，假设一个人50公斤的人从0.5米的高度跳下来，我们要分析此人骨骼受力和变形。在现实世界中，可能需要在人体上安置多个传感器，然后把传感器测得的数据进行分析，从而得到一个近似的结果。而在虚拟的世界里，只需对骨骼进行几何建模、材料属性定义、施加载荷并进行计算，一台普通PC机只需几分钟即可得到它的受力分布以及变形情况。骨骼连接部位的受力分布 2、Guide Experiment 对那些刚刚了解仿真的人来说，可能认为仿真什么都可以做，甚至可以代替实验。不过我想纠正这些人的想法。受限于目前计算机硬件和仿真软件本身，仿真实际上能实现的功能还是很有限的。如果你用软件计算出一颗药丸在血液中扩散的速度以及被吸收的速度，然后以此为依据制定病人时隔多久服用多少的药物，那么，这个想法就错误了。仿真应该是对实验进行一个前期的指导作用。在未进行试验之前，即知道实验结果的一个大体的趋势，然后以此来设计你的实验步骤及方法，然后再反馈回来进行计算模型的修正。即使那些接受过很多实验考证的计算模型，也无法得到100%的精度。 3、Multiphysics in Biomedical 在生物医学中，广泛存在着多物理场现象。例如，血管中血液的流动，存在两个物理场，首先是血液流动的描述，需要用到Navier-Stokes方程，而血液脉冲式的冲击血管，使得血管也发生脉动的变形，而血管的这个变形，则需要用到Strain-Stress方程来描述。需要注意的是，血管发生变形的时候，血液在里边流动的轨迹也会发生改变，而轨迹改变的结果是血液对血管的冲击力方向和大小也随之改变如此反复，我们称之为耦合，血液和血管的交互作用，是一个很典型的流固耦合的例子。血管在血液冲击下的变形 4、The International Tendency 国人有一个习惯，就是什么东西都等国外做得很成熟很完善了，我们才跟风去学习人家，最后的结果就是不管是什么，我们都在追赶欧美。一台MRI机器，他Siemens为什么卖几百万？一台CT机，他GE为什么卖上千万？因为我们做不出来，或者说做得没人家的好。为什么呢？因为人家有先进的研发手段。仿真也是这样，国外几十年前就已经用来做前沿理论的验证和产品的开发，现在国内也慢慢开始这方面的侧重，但还是跟在人家好面跑。目前仿真的侧重点还在于单场，多物理场的概念则刚刚形成和发展，而仿真的未来则在于多物理场。我们起跑点即使不能在别人的前面，但至少不应该落后别人。对于生物医学通常考虑的问题，举几个常见的例子： 1、生物力学有力的地方，就会有运动和变形，即应力应变。例如人的头部被撞击后，头盖骨的变形问题等。 2、血管心脏考虑的是流固耦合，流体指的是血管和心脏中的血液，固体指的是血管和心脏本身。如果更深入的，例如心脏，还可以考虑心电现象，心脏的去极化扩张、复极收缩等等。如果还要考虑心肌细胞新陈代谢过程中生物放热过程，那么问题就变得复杂了。 3、溶质扩散用扩散方程描述溶质在体液中扩散或吸收的情况。溶质可以是散布在血液中的药物分子，也可以是人体组织中的肿瘤或者癌细胞等。 DNA分子扩散与监测 4、生物电子电现象一般使用电磁方程藐视，即麦克斯韦电磁波方程。电磁波有低频和高频之分。普通人体内的生物电现象，属于低频电磁场，而如果考虑微波聚焦杀死癌细胞，则考虑的是高频电磁场。心脏内部心电 5、图像处理考虑的是数学方程，涉及到图像匹配和仿真模型的重建。即通过MRI、CT、MicroCT获得人体图像数据，直接转换为计算机仿真用的几何模型。人体大脑MRI数据转换为仿真模型; 个人分类: 未分类|5093 次阅读|0 个评论

图解等离子体搬运过程数值模拟——COMSOL Multiphysics: COMSOLFEM 2009-9-14 02:03; 小结：利用COMSOL化工模块与反应实验室协同工作，可以提供对化学物种时空行为的可视化描述。对于理解实验结果，COMSOL是一个非常好的工具。同时，COMSOL还可以对反应器的结构进行设计。技术咨询可到如下网址咨询，请注明来自科学网博客： http://feedback.cntech.com.cn/content.php/3060.html; 个人分类: 等离子体|5186 次阅读|1 个评论

图解等离子体放电过程数值模拟——COMSOL Multiphysics: 热度 1 COMSOLFEM 2009-9-14 01:37; 放电过程重要的物理过程：电离-》吸附-》再结合电子与离子的产生是一个雪崩式的链式连锁反应模型的描述：模型的描述（LFA*）用于求解玻尔兹曼方程的数据玻尔兹曼方程的解电离系数随E/N的变化（仿真准确性检验）电子漂移速度随E/N的变化（仿真准确性检验）求解两个流体方程以及泊松方程电子密度离子密度电势分布电场强度 (dphi/dx) 电离率电子密度电势电场强度电离率电子密度离子密度电场强度电离率一维仿真扩展成二维仿真非常容易 (需要占用更多的内存) 电子密度离子密度电离率电场强度 (dphi/dx) 小结： LFA模型的缺陷在QTE问题和RCT问题的处理上的有效性还需要尝试。 LFA模型的优势有利于对等离子体物理中Ne，Ni，EF等物理量的理解。（非常适用于教学用途） COMSOL通过求解PDE方程解决物理问题既可以处理LFA模型，也可以处理其他模型。技术咨询可到如下网址咨询，请注明来自科学网博客： http://feedback.cntech.com.cn/content.php/3060.html; 个人分类: 等离子体|15400 次阅读|7 个评论

图解等离子体放电过程模拟——COMSOL Multiphysics: COMSOLFEM 2009-9-14 01:35; 放电过程重要的物理过程：电离-》吸附-》再结合电子与离子的产生是一个雪崩式的链式连锁反应模型的描述：模型的描述（LFA*）用于求解玻尔兹曼方程的数据玻尔兹曼方程的解电离系数随E/N的变化（仿真准确性检验）电子漂移速度随E/N的变化（仿真准确性检验）求解两个流体方程以及泊松方程电子密度离子密度电势分布电场强度 (dphi/dx) 电离率电子密度电势电场强度电离率电子密度离子密度电场强度电离率一维仿真扩展成二维仿真非常容易 (需要占用更多的内存) 电子密度离子密度电离率电场强度 (dphi/dx) 小结： LFA模型的缺陷在QTE问题和RCT问题的处理上的有效性还需要尝试。 LFA模型的优势有利于对等离子体物理中Ne，Ni，EF等物理量的理解。（非常适用于教学用途） COMSOL通过求解PDE方程解决物理问题既可以处理LFA模型，也可以处理其他模型。; 个人分类: 未分类|22 次阅读|0 个评论

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