Multiphysics Modeling Using Comsol pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Infinity Science Press

作者:Pryor

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9781934015452

丛书系列:

图书标签:

• Comsol
• Multiphysics
• Modeling
• Simulation
• Finite Element Analysis
• Engineering
• Physics
• Mathematics
• Scientific Computing
• Numerical Methods
• Partial Differential Equations

《多物理场建模实用指南：基于COMSOL的应用解析》 本书旨在为工程师、研究人员以及对多物理场耦合现象感兴趣的学生提供一本详实而实用的COMSOL建模指南。我们深入探讨了如何利用COMSOL Multiphysics这一强大的仿真平台，有效地分析和解决工程与科学领域中复杂的多物理场问题。本书内容聚焦于将理论概念转化为实际的仿真模型，并着重于理解和解释仿真结果，从而指导工程设计与科研方向。 内容概述： 本书结构清晰，循序渐进，从基础概念入手，逐步深入到复杂的耦合问题。我们避免了冗长的理论推导，而是将重点放在COMSOL软件的应用技巧和建模流程上。 第一部分：多物理场建模基础 理解多物理场耦合： 详细介绍常见的多物理场耦合现象，例如热-结构耦合、流体-热耦合、电-热耦合、力学-声学耦合等。通过具体案例，阐述这些耦合现象在实际工程中的重要性，例如航空航天器在高速飞行中的热应力问题，生物医学设备中的流体动力学与生物力学相互作用，以及电子器件的散热设计等。 COMSOL Multiphysics平台概览： 介绍COMSOL软件的基本界面、工作流程以及核心模块。重点讲解如何选择合适的物理场接口，理解其背后的基本方程和求解器设置。我们将展示如何从创建几何模型、划分网格、定义材料属性，到设置边界条件和施加载荷，完成一个完整的仿真流程。 几何建模与网格划分： 详细讲解COMSOL中的二维和三维几何建模工具，包括草图绘制、布尔运算、参数化建模等。同时，深入探讨不同类型的网格划分策略，例如用户控制网格、自适应网格以及针对特定物理场的网格优化技术。我们将强调网格质量对仿真结果精度的重要性，并通过实例演示如何根据物理场特性选择合适的网格。 第二部分：单物理场建模与分析 在掌握了基础建模流程后，本书将详细介绍COMSOL中几个常用单物理场模块的应用，为理解多物理场耦合打下基础。 固体力学分析： 涵盖静态应力、模态分析、瞬态结构响应、接触分析以及非线性材料模型等。通过具体的梁、板、壳以及复杂结构的受力分析案例，展示如何应用COMSOL进行结构强度、刚度和稳定性评估。 传热分析： 讲解稳态和瞬态传热，考虑导热、对流和辐射等多种传热机制。我们将展示如何模拟散热器设计、发动机内部温度分布、建筑物的隔热性能等问题，并重点介绍热源、边界条件和材料热属性的设置。 流体流动分析（CFD）： 介绍层流和湍流模型，包括Navier-Stokes方程及其简化形式。通过风力涡轮机叶片周围的流动模拟、管道内的压力降分析、以及翼型表面的气动载荷计算等案例，展示COMSOL在计算流体动力学领域的应用。 电磁场分析： 涵盖静态电场、稳态电流、交流电场、磁场以及电磁波传播等。我们将通过电容器的电场分布、电动机的磁场分析、以及天线的辐射特性模拟等实例，深入讲解电磁场仿真。 第三部分：多物理场耦合建模实践 本部分是本书的核心，将通过一系列精心挑选的实际案例，详细讲解如何在COMSOL中构建和求解多物理场耦合模型。 热-结构耦合： 重点分析由温度变化引起的材料膨胀、收缩以及由此产生的应力与形变。实例包括高温部件的热应力分析、焊接过程中的温度场与残余应力模拟，以及电子封装的热膨胀匹配问题。 流体-热耦合（共轭传热）： 探讨流体流动引起的传热以及温度场对流体性质的影响。我们将演示如何模拟换热器的效率、冷却系统中流体的温度分布，以及发动机燃烧室内的流动与传热耦合。 电-热耦合： 分析电流通过导体产生的焦耳热以及温度变化对材料导电性的影响。我们将通过电阻器的发热分析、半导体器件的温度效应模拟，以及高功率电子设备的散热设计等案例，展示其应用。 力学-声学耦合： 研究结构振动产生的声波以及声波对结构产生的载荷。我们将通过扬声器的振动模式分析、管道内的声传播模拟，以及车身结构的 NVH（噪声、振动和声振粗糙度）分析等，展示其重要性。 其他高级耦合应用： 简要介绍更复杂的耦合问题，例如压电效应、热电效应、化学反应与传质耦合等，并提供相应的建模思路和参考案例。 第四部分：仿真结果的后处理与验证 结果可视化与分析： 深入讲解COMSOL中的后处理工具，包括绘制等值线图、矢量图、表面图、体渲染图等，以及如何创建自定义的绘图。我们将展示如何提取关键工程参数，例如最大应力、温度梯度、流速分布、电场强度等。 模型验证与优化： 强调仿真结果的验证方法，包括与实验数据对比、与解析解对比、网格收敛性分析以及参数扫描等。我们将引导读者如何根据仿真结果进行设计优化，例如调整结构尺寸、改进材料选择、优化工作参数等，以达到预期的性能目标。 本书特色： 实践导向： 所有理论概念都通过具体的COMSOL操作和仿真实例进行讲解，确保读者能够快速上手。 案例丰富： 涵盖了多个工程和科学领域，具有广泛的代表性，能激发读者的思考和应用。 深入浅出： 在保证精度的同时，尽量用通俗易懂的语言解释复杂的物理现象和建模技巧。 COMSOL最新版本兼容： 针对COMSOL Multiphysics的最新版本进行讲解，确保内容的时效性。 通过本书的学习，读者将能够独立使用COMSOL软件进行多物理场问题的建模与仿真，深刻理解多物理场耦合的内在机理，并能将仿真结果有效地应用于实际工程设计和科学研究中，从而加速创新过程，提高产品性能，解决复杂工程难题。

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