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COMSOL Multiphysics 脚本功能详述_图文

COMSOL Multiphysics
脚本功能详述
中仿科技

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议程安排
? COMSOL vs. MATLAB ? 脚本相互调用 ? 二次开发功能
–LiveLink for MATLAB –JAVA

? 示例 ? 讨论

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COMSOL MULTIPHYSICS?

低频电磁场
AC/DC MODULE

结构力学
STRUCTURAL MECHANICS MODULE

化学反应工程
CHEMICAL REACTION ENGINEERING MODULE

LIVELINK? FOR SOLIDWORKS ?

高频电磁场
RF MODULE

声学
ACOUSTICS MODULE

电池与燃料电池
BATTERIES & FUEL CELLS MODULE

LIVELINK? FOR AUTODESK? INVENTOR?

微机电
MEMS MODULE

传热
HEAT TRANSFER MODULE

地球科学
EARTH SCIENCE MODULE

LIVELINK? FOR PRO/ENGINEER ?

等离子体
PLASMA MODULE

计算流体力学
CFD MODULE

CAD IMPORT MODULE

优化
OPTIMIZATION MODULE

材料库
MATERIAL LIBRARY

LIVELINK? FOR MATLAB?

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Livelink for MATLAB
? MATLAB和COMSOL Multiphysics之间的相互连接 ? 版本兼容性
–MATLAB 2009b, 2010a –所有的COMSOL模块

? 相互调用
–使用MATLAB作为COMSOL Multiphysics建模时的工作环境 –在COMSOL GUI中调用MATLAB脚本 –在MATLAB中增强后处理功能 –二次开发
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安装步骤
? 确保有MATLAB授权 ? 在安装进行到选项步骤 时给定MATLAB路径

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相互连接
? 连接方式
–COMSOL服务器 –MATLAB客户端

? 在MATLAB界面中的每行代码
–通过COMSOL服务器来执行 –所有信息保存成MATLAB对象,可以在命令行中直接访问

? 从COMSOL GUI中执行MATLAB脚本
–在MATLAB中执行 –将结果返回给COMSOL GUI.
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启动方法
? 直接运行快捷方式或对应的指令,或
? 在MATLAB中连接到COMSOL
–检查COMSOL的mli目录是否可由MATLAB直接访问 –启动COMSOL Server –在MATLAB中执行指令:
? mphstart

–注意:编写脚本时可能需要导入类
? import com.comsol.model.* ? import com.comsol.model.util.*
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COMSOL建模的脚本接口
? 以模型对象形式存在
? 每个指令对应于模型树中的一个节点 ? 自动应用缺省设定 ? 不需要进行几何分析– 自动进行对应的处理 ? 与Java API的指令类似 ? 以API的方式进行封装 ? 向下兼容3.5a M脚本
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封装函数
? MPHDOC
– 返回指定函数的HTML帮助文件

? MPHGLOBAL
–计算全局变量

? MPHGEOM
– 在MATLAB图形中绘制几何

? MPHMATRIX
– 组装方程和约束矩阵

? MPHINTERP
–计算任意点上的表达式

? MPHMESH
– 在MATLAB图形中绘制网格

? MPHPLOT
–绘制后处理结果图组

? MPHGETU
– 返回解矢量

? MPHV4
–将FEM或FEMGUI结构体转 变为模型对象

? MPHGETP
– 获得解数据集的信息

? MPHEVAL
– 在节点上计算表达式

? MPHSTATE
–提取状态空间矩阵
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在MATLAB中导入与导出模型
? 导入指令
–mphload:导入成结构体,例如model

? 导出指令
–model.save:导出到指定文件(格式)
? model.save(‘test’); ? model.save(‘test’,’M’);

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从模型对象中提取信息
? 从模型对象中提取信息到命令行
? 查阅COMSOL Multiphysics API参考指南,了解针 对模型对象的完整函数列表 ? MPHMATRIX集成刚度矩阵

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Demo: 在命令行中建模
? 在命令行中建立一个 3D台阶流动模型

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在MATLAB命令行中设定模型
? 首先建立一个模型对象
? 添加一个3D几何 ? ? 在几何中添加一个圆柱

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在MATLAB命令行中建模
? 设定物理场

? 创建网格

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在MATLAB命令行中建模
? 求解

? 创建绘图组

? 可以在MATLAB中绘图 或在服务器中绘图(需要带选项启动:-graphics)
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修改脚本进行高级求解运算
? 控制流命令
– if——条件分支语句 – switch——多重条件分支 – for——循环 – while——条件循环语句
– 中断命令
? break—跳出循环 ? continue—继续下一步循环 ? return—从函数返回

– 可能用到的函数
? sprintf、eval等格式转换函数

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Demo:生成随机图形
? 利用MATLAB脚本生成随机图形 ? 运行Demo脚本
– model = randcir; – mphgeom(model,’geom1’)

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Demo: 在COMSOL GUI中调用MATLAB脚本
? 在材料属性、边界条件 等中使用MATLAB脚本 函数 ? 不需要启动COMSOL with MATLAB ? 被调用的脚本必须能够 被MATLAB直接使用( 注意路径)
–推荐加入到目录列表中

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Demo:MATLAB中后处理
? 计算网格节点上的结果
–mpheval
? pd=mpheval(model,'T','Edim',1);

? 计算点的结果
–mphinterp
? T= mphinterp(model,'T','coord',[0.3 0.4;0.5 0.5])

? 各种后处理积分
–mphint
? val=mphint(model,’T’)

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Demo:获得总刚矩阵
? mphmatrix
–model = mphload('point_source.mph') –MA=mphmatrix(model,'sol1','out',{'K','L'}); –spy(MA.K)

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Demo:二次开发界面
? 推荐步骤
–从GUI建立简单模型 –另存为M文件 –在MATLAB中开发界面 –将M文件拆分,插入以 MATLAB界面命令脚本

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兼容运行模式
? 启动COMSOL with MATLAB (3.5a compatibility)
? 以FEMGUI类型设定FEM结构体 ? 运行3.5a M文件,调用 MPHV4 将 FEMGUI 结构 体转换成 COMSOL 4.0 模型对象

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局限性
? MPHPLOT 不支持在 MATLAB 绘制所有的绘图 组,可使用服务器方式
–comsolserver matlab -graphics

? 在COMSOL GUI 和 MATLAB 之间交换数据只能 采用保存文件后的导入/导出方式

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JAVA API
? ? ? ? 提供应用程序接口(API) 采用JAVA编译器 多种求解运行方式 更加灵活的开发和应用
–并不仅仅局限于MATLAB

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JAVA API使用方法
? 编译成Java的库
–comsolcompile -jdkroot <JDK path> <comsol java file>

? 运行求解
–COMSOL桌面
? 菜单项文件>打开,选择Model Class File (*.class)

–COMSOL桌面中的批处理任务
? 在工作序列中右键添加外部类

–命令行方式
? comsolbatch -inputfile <comsol java class> -outputfile <result.mph> -batchlog <logfile>

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格式化字符串的应用
? sprintf ? eval ? Demo
str=sprintf('model.mesh(''mesh1'').feature(''size'').set(''hauto'', '%d'); ', 10); eval(str);

-

生成包含指令的字符串 执行上述字符串

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参考资料
? LiveLink for MATLAB
–User Guide of LiveLink for MATLAB

? JAVA
–COMSOL API Reference Guide

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