COMSOL Multiphysics多物理场仿真技术与应用
发布网友
发布时间：2022-04-21 07:59
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热心网友
时间：2023-11-07 12:22
“COMSOL 多场耦合仿真技术与应用”光电专题培训大纲（二十七期）
(一) 案列应用实操教学：
案例一光子晶体能带分析、能谱计算、光纤模态计算、微腔腔膜求解
案例二类比凝聚态领域魔角石墨烯的moiré 光子晶体建模以及物理分析
案例三传播表面等离激元和表面等离激元光栅等
案例四超材料和超表面仿真设计，周期性超表面透射反射分析
案例五光力、光扭矩、光镊力势场计算
案例六波导模型（表面等离激元、石墨烯等）本征模式分析、各种类型波导的传输效率求解
案例七光-热耦合案例
案例八天线模型
案例九二维材料如石墨烯建模
案例十基于微纳结构的电场增强生物探测
案例十一一散射体的散射,吸收和消光截面的计算
案例十二拓扑光子学：拓扑边缘态和高阶拓扑角态应用仿真
案例十三二硫化钼的拉曼散射
案例十四磁化的等离子体、各向异性的液晶、手性介质的仿真
案例十五光学系统的连续谱束缚态
案例十六片上微纳结构拓扑优化设计(特殊情况下，利用二维系统来有效优化三维问题)
案例十七形状优化反设计：利用形状优化设计波导带通滤波器
案例十八非厄米光学系统的奇异点：包括PT对称波导结构和光子晶体板系统等
案例十九微纳结构的非线性增强效应，以及共振模式的多极展开分析
案例二十学员感兴趣的其他案例
(二) 软件操作系统教学：
COMSOL
软件入门
初识COMSOL仿真——以多个具体的案例建立COMSOL仿真框架，建立COMSOL仿真思路，熟悉软件的使用方法
COMSOL软件基本操作
Ø
参数，变量，探针等设置方法、几何建模
Ø
基本函数设置方法，如插值函数、解析函数、分段函数等
Ø
特殊函数的设置方法，如积分、求极值、求平均值等
Ø
高效的网格划分
前处理和后处理的技巧讲解
Ø 特殊变量的定义，如散射截面，微腔模式体积等
Ø 如何利用软件的绘图功能绘制不同类型的数据图和动画
Ø 数据和动画导出
Ø 不同类型求解器的使用场景和方法
COMSOL
软件进阶
COMSOL中RF、波动光学模块仿真基础
Ø COMSOL中求解电磁场的步骤
Ø RF、波动光学模块的应用领域
RF、波动光学模块内置方程解析推导
Ø
亥姆霍兹方程在COMSOL中的求解形式
Ø
RF方程弱形式解析，以及修改方法(模拟特殊本构关系的物质)
Ø
深入探索从模拟中获得的结果
（如电磁场分布、功率损耗、传输和反射、阻抗和品质因子等）
边界条件和域条件的使用方法
Ø 完美磁导体和完美电导体的作用和使用场景
Ø 阻抗边界条件、过度边界条件、散射边界条件、周期性边界条件的作用
Ø 求解域条件：完美匹配层的理论基础和使用场景、 PML网格划分标准
Ø 远场域和背景场域的使用
Ø 端口使用场景和方法
Ø 波束包络物理场的使用详解
波源设置
Ø 散射边界和端口边界的使用方法和技巧（波失方向和极化方向设置、S参数、反射率和透射率的计算和提取、高阶衍射通道反射投射效率的计算）
Ø 频域计算、时域计算
Ø 点源,如电偶极子和磁偶极子的使用方法
Ø 背景场的作用及使用方法
材料设置
Ø 计算模拟中各向同性,各向异性,金属介电和非线性等材料的设置
Ø 二维材料,如石墨烯、MoS2的设置
Ø 特殊本构关系材料的计算模拟(需要修改内置的弱表达式)
网格设置
Ø 精确仿真电磁场所需的网格划分标准
Ø 网格的优化
Ø 案列教学
COMSOL WITH
MATLAB功能简介
Ø
COMSOL WITH MATLAB 进行复杂的物理场或者集合模型的建立(如超表面波前的衍射计算)
Ø COMSOL WITH
MATLAB 进行复杂函数的设置(如石墨烯电导函数的设置和仿真)
Ø COMSOL WITH
MATLAB 进行高级求解运算和后处理
Ø COMSOL WITH
MATLAB求解具有色散材料的能带
三、部分案例图示：
热心网友
时间：2023-11-07 12:23
在工程实际中，很多多物理场耦合作用下的实验缺少开展条件，且无具体的理论指导设计，必须采用数值仿真的方法来研究和测评。COMSOL Multiphysics具有高效的计算性能和独特的多物理场全耦合分析能力，可以保证数值仿真的高度精确，因此被应用于各个学科领域。但是，由于多个物理场耦合问题的复杂性，COMSOL在实践应用中也存在大量的技术问题。
现在的专业软件都是越做越大，功能成倍成倍地增加，而处理的对象也是越来越复杂，特别是使用一些仿真软件在高精度下建模仿真的时候，因为PC上硬件的发展速度慢于软件功能复杂化的速度，就造成了我们的仿真看起来是越跑越慢了，这种情况下升级硬件已经是性价比较低的一种选择了，还是推荐选择赞奇云工作站。
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