COMSOL Multiphysics

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“模型管理器”的用户带来了诸多更新，包括：支持将相关数据文件作为文件集存储在数据库中（例如 CAD 装配）；将模型生成的数据文件写入数据库；以及对标记操作和标记树的各项改进。请阅读以下内容，进一步了解这些更新及其他新增功能。

支持具有多个相关数据文件和所有 CAD 格式的文件集

“模型管理器”数据库现在支持将多个相关数据文件作为文件集存储在数据库中，例如 CAD 装配的外部组件文件或报告的辅助文件。所有 CAD 格式（包括 CAD 装配）现在都可以导入到“模型管理器”数据库，并与“模型开发器”中的 CAD 导入 功能一起使用。从文件系统将 CAD 装配导入数据库时，会自动导入其外部组件。您可以通过“模型管理器”工作区中的设置 窗口来查看和更新文件集的内容。

现在支持导入到数据库的 CAD 装配，并自动包含引用的外部组件文件。

将模型生成的数据文件写入数据库

由模型生成的数据文件（例如结果、数据、绘图、动画和报告）现在可以保存到“模型管理器”数据库中。生成的文件（或存在多个相关文件的情况）和文件集受到版本控制，引用 窗口会将其显示为输出文件，并引用相应的模型版本。

将报告写入数据库并显示它所引用的模型版本。

标记操作和标记树的功能改进

标记用于组织存储在“模型管理器”数据库中的项。V6.1 对标记的处理进行了诸多改进，例如，能够从保存 窗口将标记指派给模型，并根据需要创建新的标记。“模型管理器”工作区中的设置标记 操作支持多个选择。使用新建标记 选项创建标记时，也可以直接将其指派给当前选择，其标记显示在设置 窗口和其他位置。

将模型保存到数据库时指派标记。

同时为数据库中的多个选定项设置标记分配。现在，搜索结果标记树可以在括号中显示每个标记的点击数。

向后和向前兼容的数据库格式

由于数据库格式和服务器连接的设计是为了向后和向前兼容，因此本地和服务器数据库可以在 COMSOL Multiphysics® 6.0 和 6.1 版本之间进行共享。COMSOL Multiphysics® 中的所有“模型管理器”数据库配置都会作为首选项迁移的一部分自动迁移，并将首选项从旧版本复制到新版本。仅当连接到最新版本的“模型管理器服务器”时，才可以使用 COMSOL Multiphysics® 中的一些新“模型管理器”功能 。

记住最近使用的存储库

如果您在“模型管理器”数据库中使用多个存储库，COMSOL Multiphysics® 现在会记住您最近保存或加载模型时使用的存储库。

设置默认的存储库

在此版本中，现在可以从初始存储库更改默认的存储库。当您第一次与数据库进行交互时，以及在最近用于保存和加载的存储库不适用的情况下，软件会选择默认的存储库。

编辑提交注释

现在，用户可以编辑以前提交的注释，例如在保存模型版本时输入的注释。对于服务器数据库，只有提交者和根管理员可以编辑提交注释。编辑提交注释中的一个错别字。

过滤日期的简写

所有对日期进行操作的搜索过滤器（例如上次修改时间 过滤器）现在都支持今天、昨天、本周、本月 和今年 的简写形式。搜索语法也提供这些支持；例如，@lastModified:TODAY。

从“目录”面板插入和打开节点

设置 窗口的目录 面板为模型中使用的特征提供了一个概览。现在，通过在目录 树中选择此类特征（例如组件和几何序列），并选择插入打开的模型中，可以将其直接插入当前模型。同样，新的打开节点 操作提供了一种方便的方法来打开模型，并导航至“模型开发器”树中的选定特征。

使用 打开节点操作来打开“音叉”App，并直接导航至其中一种方法。

下载“模型管理器”的演示数据库

现在可以使用帮助 菜单中的下载“模型管理器”的演示数据库 操作自动下载并打开“模型管理器”的本地演示数据库1。在 Windows® 操作系统上，这是文件 菜单中的一个子菜单。演示数据库包含完整安装中提供的“案例库”模型的导入副本，为测试“模型管理器”的搜索功能等提供了一个起点。

使用搜索过滤器来探索演示数据库。
 

注意：

1 此特征已在 COMSOL® 软件 6.0 版本更新 2 中发布。

Microsoft 和 Windows 是 Microsoft Corporation 在美国和/或其他国家/地区的注册商标或商标。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本提供了直接阴影功能以进一步增强深度感知，并提供改进的二维流线和新的离散 颜色表类型。请阅读以下内容，了解后处理与可视化的所有更新。

直接阴影

新增的直接阴影 特征可用于通过模拟物体间的阴影来改善深度感知，该特征位于图形 窗口工具栏中，可以与环境光遮蔽 选项一起使用，以提高几何和绘图的真实感。

“母线板装配的焦耳热”模型中使用的 直接阴影和 环境光遮蔽视觉效果。

离散颜色图例

对于所有使用颜色表的绘图，现在支持在连续 和离散 颜色表类型之间进行选择。新的离散 选项提供带状颜色图例，以及用于指定所需色带数的选项。这可以帮助您呈现物理场在整个几何中的变化情况，例如，可以使应力图更加直观。

“结构力学模块”中的“涡轮静叶片的热应力分析”模型使用的离散颜色图例。

二维均匀流线和幅度控制流线的新算法

用于在二维中和三维表面上生成均匀流线图和幅度控制流线图的算法已得到改进，此更新有助于消除二维流线 以及三维流线表面 和流线多切面 图的杂散线和不一致。

“AC/DC 模块”的“PCB 线圈的电感矩阵计算”模型中的均匀密度流线。

物理场接口提供的预定义绘图

运行研究后，物理场接口会自动创建一组默认绘图，用于呈现结果的可视化效果。这些绘图是为每个物理学领域量身定制的。可能有许多不同的相关可视化绘图，并且自动添加所有这些绘图会导致创建大量的绘图组。在 6.1 版本中，现在可以在计算研究后添加由物理场接口预定义的绘图。可用的绘图在添加预定义的绘图 窗口中以树状结构进行组织，您可以在其中使用添加绘图 按钮选择要添加的绘图。

查找图形和线之间的交点

图形标记 子节点现在包含线交点 选项，用于查找图形和线之间的交点。您可以使用此特征执行以下操作：

比如，在声学分析中比较特定频率下的不同响应曲线时，在所需的值上显示标记。
当绘制的表达式在 x 或 y 方向达到一个或多个设置的阈值时显示标记。
在转子转速等于转子特征频率的位置显示标记，以确定转子动力学中的临界转速。这是对应于   的速度。

扬声器驱动器集总模型（来自“声学模块”）中，700 Hz 下的图形标记（用于响应比较）。

图形图例的布局选项

对于描述图中曲线的一维绘图，现在可以将颜色图例放置在图形区域外。您可以在设置 窗口中选择图轴区域外 作为布局选项。此特征可以使外观更加清晰，在绘制许多曲线时效果尤其明显。

在“多孔介质中的电渗流”模型（来自“化学反应工程模块”）中，图例位于绘图区域的右侧。 

在模型中存储颜色表

您现在可以在模型中添加定制的颜色表，并将其存储为包含 RGB 数据的文本字段。您可以导入颜色表文件，直接编辑颜色表的 RGB 分量，并引用存储在磁盘或数据库中的颜色表。导入该文件后，模型开发器 中将自动出现颜色表 节点。如果没有定制的颜色表，您可以选中显示更多选项 窗口下的颜色表 复选框来添加这个新特征。

用于选择要在绘图中使用的颜色表的新对话框。

“绘制上一个”和“绘制下一个”的功能改进

您现在可以为具有多个参数和时间级别的模型使用绘制上一个、绘制下一个、绘制第一个 和绘制最后一个 按钮，而不仅仅是最里面的一级。此外，新版本还对“应用程序编程接口”(API) 进行了扩展，新增了与工具栏按钮对应的方法。这使得在仿真 App 中实现类似的功能变得更加容易。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“App 开发器”的用户引入了多项新功能，包括：创建具有可调整大小的子窗口的 App，在图形 表单对象中显示所有选择 类型，并支持在一个 App 中创建多种语言界面。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

可调整大小的子窗口

您现在可以在 App 中创建具有可调整大小和可分离的子窗口。这个新功能在一组新的模板中提供，可从新建表单向导 或主窗口编辑器 内部进行访问。借助这一新的子窗口布局工具，现在只需使用鼠标拖动分隔线即可调整布局，从而可以轻松地为绘图腾出空间。 

子窗口的 主窗口编辑器与 表单编辑器中的栅格模式类似。“锂电池组设计器”App 用于演示如何通过拖动分隔线来更改子窗口的大小。此外，还有一个选项可以将子窗口中的表单设为可关闭，如图所示，帮助窗口已关闭。

不仅如此，子窗口还可以在 App 运行时进行移动，这使用户可以根据个人喜好来调整布局。内置的重置窗口布局 命令可以用来快速恢复原始布局。在 Windows®、macOS 和 Linux® 中，以及在使用 COMSOL® 客户端时，都可以移动子窗口。不过目前在网页浏览器中运行 App 时不支持此功能。

如果要暂时关注某个特定的表单，可以双击选项卡以将其最大化，如 管共振频率表单所示。

您可以在以下现有的 App 中查看这些新的子窗口特征：

helical_static_mixer
inline_induction_heater
li_battery_pack_designer
organ_pipe_design
bh_curve_checker
cathodic_protection_designer
charge_exchange_simulator
cyclic_voltammetry
microstrip_patch_antenna_synthesizer
solar_dish_receiver_designer
water_treatment_basin

显示所有选择类型

在图形 表单对象中，您现在可以使用所有类型的选择作为源，包括由几何或网格序列生成的选择。非显式 类型的选择以只读模式显示。

在 图形表单对象中选中 拉伸操作，图形窗口中显示电机模型。

本地化

您现在可以使用新的本地化功能来轻松创建多种语言的 App。如果需要为 App 创建语言文件，先要将“App 开发器”中使用的文本映射为您选择语言的资源文件，制作出翻译版本。然后，App 用户的语言首选项将在运行该 App 时自动应用对应的语言。或者，用户也可以在 App 本身包含特定的语言设置。在“App 开发器”中，App 作者定义的所有文本都可以通过这种方式自动翻译，包括标题、标签和工具提示等，以及 alert 或 error 等内置方法的输入。此外，您也可以使用新的 translate 方法从方法代码中翻译自定义字符串。例如，如果您想从模型开发器 中翻译绘图标题、报告或其他设置，这可能非常有用。您可以在带非等温冷却夹套的管式反应器 App 中查看此特征的应用示例。

表单对象中的数组

现在，用户可以在许多表单对象中选择矢量中的单个分量作为源。此外，输入框还支持双精度数组源。

错误指示器

表单编辑器 和主窗口编辑器 现在可以显示错误指示器，这对识别 App 中缺少源等问题很有帮助。在处理具有许多表单和表单对象的 App 时，这一点尤其重要。包含带错误的表单对象的表单现在会在“App 开发器”树中显示错误指示器。

“水处理池”App 中显示的错误指示器，其中移除了一个参数。

表单编辑器

表单编辑器 包含多项功能改进：

在 Windows® 中，网页浏览器和视频表单对象除了支持 Internet Explorer 以外，还支持基于 Chromium 的网页浏览器控件。
您可以通过复制粘贴或拖放的方式在局部和全局表单之间进行转换。
图像 表单对象有一个选项，可以在栅格模式下拉伸图像，以使其适应单元格中的可用空间；从而可以避免在图像编辑软件中调整图像的大小。
获得焦点时 事件可供您在相应的表单对象被 App 用户使用时运行方法。
App 主题 和图像导出主题 设置可以从正在运行的 App 中更改，使 App 用户能够在浅色与深色主题之间进行切换。在 Windows® 中，该操作会立即生效，而在 macOS、Linux® 和网页浏览器中，必须保存并重新启动 App 才能使更改生效。在这些情况下，不再需要在“App 开发器”中打开 App，这在以前的版本中别无选择。
现在，用户可以替换文件库、图像库 和声音库 中的条目，使其更易于更新。
可垂直滚动 设置可用于子窗口、选项卡式表单集合以及对话框中显示的表单。清除该选项后，表单将永不包含垂直滚动条。相反，滚动条将出现在表单内部的表单对象上（如果适用）。这对于大型表格特别有用，因为它允许 App 用户在表格内滚动，并保持标题和工具栏处于可见状态，同时仍使表格填满可用空间。此外，这也可以实现更好的性能。
新建表单向导 中的输入和输出是分离的，以便可以创建更有针对性的表单。在以前的版本中，编辑器工具 窗口中已经实现这种输入和输出的分离。

禁用（左）和启用（右）拉伸操作的图像表单对象。

方法编辑器

方法编辑器 中引入了多项功能改进和新的实用程序方法：

作为代码复制到剪贴板 支持多选。
“App 开发器”中的运行 选项用于运行特定的方法，具有键盘快捷键 F8。
将双精度数转换为字符串的默认 toString 方法现在使用有效数字的数量，而不是小数位数。toString(double value, String template) 仍然可以用来实现十进制特性。例如，toString(double value, "%.2f") 可用于表示两位小数。
declaration 方法可以用来将声明列表（无论是全局还是局部的）检索到特定的表单。
getType 可用于检索声明的类型。
saveApplicationAs 和 saveApplicationOnServerAs 方法返回一个布尔值。如果返回值为 false，则 App 用户已取消操作，并且未保存 App。此外，还有一个可选的 boolean 变元，用于控制是否应在 App 用户保存前通过确认对话框来提示该用户。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本支持直接从编辑框创建和编辑参数，添加了新的查找和替换 工具，并对表格可用性进行了改进。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

在模型设置中创建和编辑参数

经过简化的新工作流程使您无需进入到参数 节点即可创建参数。在设置 窗口的文本框和表格中，您现在可以右键单击并选择创建参数 特征来指定新参数的名称、表达式 和描述。同样，如果您在表达式中带有参数的文本框或表格单元格中单击右键，还可以选择编辑参数 选项来编辑参数的这些属性。

除了操作参数以外，您现在还可以更方便地查看参数表达式的值。当您将光标悬停在输入框和表格单元格上方时，会出现工具提示，显示表达式的评估值。

具提示中显示参数表达式的值。

查找和替换

新的查找和替换 工具带有替换 功能，可以替换搜索结果中出现的任何匹配项。搜索结果具有结构化层次结构，因此您可以轻松地隐藏与特定搜索无关的部分。此外，您还可以通过使用节点、描述 和设置 过滤器选项来限制搜索结果中显示的内容，从而缩小搜索范围。另外还有一个搜索历史记录 菜单列出了以前的搜索项，方便您再次执行这些搜索。

表格可用性的功能改进

在旧版本中加载参数时，如果已存在参数，您会得到重复的条目，从而不得不手动移除它们。在新版本中从文本和 CSV 文件进行加载时，现在可以直接更新表格中的现有参数或变量，并照常添加文件中的所有新参数。

从外部文件加载时，现在可以选择更新现有的值。

您现在可以直接在表格中任意选定行的上方插入一行。在以前的版本中，只允许在表格底部添加一行，然后将其移动到所需的位置。

新的首选项分类

在新版本中，首选项 对话框包含类别树（而不是列表），使您更容易找到相关的选项。

更新的 首选项对话框。

Microsoft® Word 的界面

Microsoft® Word 中的新 COMSOL 功能区选项卡可用于插入和更新来自 COMSOL 模型的图像和表格。在 COMSOL® 软件中，可以为剪贴板生成图像和表格，从而使它们在插入 Microsoft Word 文档时，可以保持与 COMSOL 模型文件的链接。将报告保存为 Microsoft Word 格式时，报告生成器现在会保存链接的图像和表格。然后，在 Microsoft® Word 中，您可以更新链接的图像和表格，以反映解中的变化等。

Microsoft Word 中的 COMSOL 图像选项卡使您能够更改图像设置并更新图像。
 

其他新增功能

原函数和反函数

现在，您可以为用户定义的函数定义原函数。此功能可以看作是现有功能的泛化，用于生成插值函数的原函数。新功能在插值 函数特征的设置中提供，您可以在其中引用任意用户定义的函数，并应为其定义原函数。原函数也称为反导数 或不定积分。您可以用类似的方式为用户定义的函数定义反函数。

sin(x2) 和 cos(x2) 的原函数，也称为 菲涅尔积分。

最小二乘拟合函数

新的最小二乘拟合 函数可用于将表格化多维函数的数据拟合到一个或多个任意参数函数表达式，这以前是“优化模块”的独有功能，用于线性回归以及参数非线性函数的拟合。您现在可以在“模型开发器”的定义 节点下直接定义最小二乘拟合 函数，例如，可以针对三维输入数据拟合 (a0+a1*x+a2*y)*cos(a4*z+a5) 之类的函数。最小二乘拟合 函数需要以下产品之一：“电池模块”、“优化模块”或“聚合物流动模块”。不过，在未来的软件更新中，无需任何附加产品即可提供此功能。

噪声数据的二次函数最小二乘拟合。

高斯过程函数

新的高斯过程 函数支持对数据进行多维插值，并对插值函数中的不确定性进行估计。根据输入表格数据训练函数时需要使用“不确定性量化模块”。但是，如果一个函数经过了训练并存储在模型中，则无需任何附加产品。

地形数据的 高斯过程函数，以及以标准差形式表示的计算数据不确定性的彩色图。

耦合算子的空间导数

空间 at 算子和非局部耦合算子（例如广义拉伸 ）现在都包含映射对空间导数的贡献，这可以扩大物理场映射的范围。举例来说，您现在可以直接将声压场或电磁场从一个组件映射到另一个组件，而无需中间步骤。

使用解参数更快地计算表达式
新的 withparam 算子是以前提供的 withsol 算子的专用版本，在适用情况下的计算速度比 withsol 更快，例如，在求解序列中的研究步骤使用时。典型示例包括，通过两个步骤来求解电磁热，其中第一步求解频域电磁场，第二步是通过 withparam 算子，结合使用频率相关的源项和第一步的频率值来求解传热。更一般地说，当在后续研究步骤中使用来自先前研究步骤的时间 (t)、频率 (freq) 或特征值 (lambda) 变量时，withparam 对于按顺序求解来说非常有用。

新的内置函数

在新版本中，您可以使用两个新的内置函数来计算最大公约数 (gcd) 和最小公倍数 (lcm)。这些函数有着广泛的应用范围，包括用于分析电动机和发电机的对称性。

“模型管理器服务器”现在包含一个基于 Web 的资源管理系统，并内置支持对“传输层安全性”(HTTPS)、使用 AD/LDAP 的外部身份验证和基于反向代理的身份验证。此外，用户现在还可以使用“单机许可证”(CPU) 或“指定单用户许可证”(NSL) 连接到“模型管理器服务器”。这些功能改进是在“模型管理器服务器”6.0 版本更新 2 中引入的，6.1 版本对其进行了进一步的升级，包括改进的数据库管理工具，以及在活动数据库中进行选择的功能。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

基于 Web 的资源管理系统

“模型管理器服务器”现在包含一个基于 Web 的资源管理系统1，COMSOL Multiphysics® 用户可以将模型和仿真结果链接到各种文档、演示文稿、项目说明、幻灯片，以及其他补充文件和元数据。通过使用资源管理系统，您可以轻松地与组织中可能无法访问 COMSOL Multiphysics® 软件的人员共享此类文件和元数据，并将所有内容保存在与存储模型相同的数据库中。

用户可以通过网页浏览器访问“模型管理器服务器”资源管理系统，并可以在其中添加、管理和查看与自己的建模仿真项目有关的资源。

内置支持 HTTPS 以及基于外部和反向代理的身份验证

现在，系统管理 Web 界面直接支持设置 HTTPS、使用 AD/LDAP 的外部身份验证和基于反向代理的身份验证。1

添加一个定制连接件，其中包含的可信证书可用于为“模型管理器服务器”设置 HTTPS。
 

外部身份验证支持 Windows® 身份验证或 LDAP 登录“模型管理器服务器”。
 配置基于反向代理的身份验证，将身份验证委托给“模型管理器服务器”前面的代理服务器。

使用 CPU 和 NSL 许可证将 COMSOL Multiphysics® 连接到模型管理器服务器

除了之前提供的对网络浮动许可证 (FNL) 的支持以外，现在还可以使用 CPU 或 NSL 许可证将 COMSOL Multiphysics® 连接到“模型管理器服务器”。1

通过“模型管理器服务器”连接到服务器数据库。

数据库管理工具得到改进

现在，用户可以从数据库管理 Web 界面为服务器数据库设置用户管理和访问控制。1

在 Web 界面中为数据库配置用户、组、数据库权限和权限模板。

新的资源属性类型

资源管理系统包含两种新的属性值类型：链接 和文件版本。链接 使您能够将资源链接到网页或其他内部系统等。通过文件版本，您可以链接到存储在数据库中的文件和文件集，与使用现有的模型版本 值类型来链接模型版本类似。此外，文件版本 还提供相关选项来下载链接的数据。

添加 链接原始属性，用于链接到网页等其他资源。

在活动数据库中进行选择

如果在“模型管理器服务器”上配置了多个活动的数据库，则现在可以在 Web 界面的顶部栏中选择当前的数据库。默认的数据库配置是从系统管理页面设置的。目前，COMSOL Multiphysics® 始终连接到默认数据库。

注意：

1 ：此特征已在 COMSOL® 软件 6.0 版本更新 2 中发布。

Microsoft 和 Windows 是 Microsoft 集团公司的商标。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本提供了更好的布尔 操作、更新了选择列表 窗口，并改进了几何操作的用户界面。请阅读以下内容，了解所有几何更新功能。

更好、更稳定的几何处理功能

在使用 COMSOL 几何内核时，结合使用几何对象与布尔 操作现在更加稳定，而不需要任何包含 CAD 功能的附加产品。在处理具有许多对象的大型几何以及几何零件以复杂的方式重叠时，这些改进特别有用。更改几何后的选择更新也得到了改进，这有助于创建更稳定的几何参数化扫描。

永磁电机模型的几何形状，其中包含 2300 个域。

借助选择列表实现更有效的工作流程

当您右键单击选择列表 窗口下部的一个或多个选择时，会打开一个上下文菜单，现在其中包含创建选择 子菜单。这使您可以新建一个命名的选择，例如交集选择，然后将其用作选择操作和基于坐标的选择的输入。此外，您也可以从上下文菜单中选择使用命名的选择作为模型树中当前选定节点的输入。

直接从 选择列表中创建 交集选择，并将其添加到 对称边界条件选择中。

默认激活交互式绘图功能

草图 功能现在默认处于活动状态，使您在添加二维组件或三维工作平面后，可以立即使用交互式绘图工具开始绘图。以前，这需要手动激活草图 可视化模式。

在添加工作平面时，软件会自动提供 草图模式的交互式绘图工具。

绕直边旋转

在回转 操作的设置中，您现在可以使用相关选项通过选择直边来指定旋转轴。边既可以是将要旋转的草图的一部分，也可以是当前几何中的任何边，包括构造几何。在以前的版本中，用于定义旋转轴的唯一选择是指定一个点和方向。

绕选定的直边旋转轴（用黄色突出显示）的草图。旋转轴用蓝色箭头表示。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本添加了四个新的几何教学案例。

母线板装配几何 - 使用几何零件

该几何教学案例演示如何使用几何零件来组织、参数化和重用在软件中创建的几何。

母线板装配几何 - 使用组节点

该几何教学案例演示如何使用模型树中的组节点来组织属于同一类的几何节点。

灯泡几何

该几何教学案例演示如何使用 草图模式来绘制复杂的形状，从而创建几何图形。

蒸汽重整器几何

该几何教学案例演示在创建用于分析的参数几何时如何使用选择，以及如何设置物理场定义所需的选择。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本显著改进了网格划分功能，使您可以更加轻松、高效地清理和修复网格，生成质量更好的边界层网格，并将几何模型与导入的网格进行整合。请阅读以下内容，了解所有网格更新功能。

清理和修复的新操作

在此版本中，您现在可以使用合并实体 操作来合并网格中指定容差范围内的附近顶点、边和表面。例如，现在可以合并 CAD 装配中错位零件的边界，以消除间隙。这为传统的 CAD 特征去除和修复操作提供了一个替代方案。

合并此网格中的相交边界可以修复错位，并将 CAD 装配的两个零件连接起来。

同样，您也可以使用塌陷实体 操作，通过塌陷窄小的面和短边来清理网格。该操作可以查找并塌陷小于自动确定的实体大小的实体。如果您不想使用默认大小，也可以手动指定一个大小。使用此选项，如果实体不符合大小要求，软件仍将自动将其塌陷。

将一个长条面边界（左）塌陷成一条边（右）。

边界层网格划分的功能改进

边界层网格生成现在新增了最大修剪角度 设置，用于控制是否修剪窄角中的边界层网格。此设置现在可用于处理锐边的所有选项。您可以在现有的非等温质子交换膜燃料电池模型中查看这一改进功能。

聚合物电解质膜 (PEM) 燃料电池的多物理场仿真结果图，其中显示总通量 O2 的流线图，以及与流动区域中的网格单元（蓝色和橙色）相结合的摩尔分数 O2 的表面图。在窄角（橙色）中生成边界层单元时应用了修剪。右下角的图像更详细地显示了边界层单元在窄角中的连接情况。

边界层属性 节点的设置中添加了新的调整每一层的方向 复选框，可以平滑边界层单元的方向，并可以生成更高质量的边界层网格。第一层的方向与表面垂直（下方左图），这通常是求解流体流动问题时需要的设置。对于第一层后面的层，其方向能够变为凹形和凸形边界。此外，以前生成具有恒定方向的层的默认选项（下方右图）现在也可以使用。

层方向经过调整（左）和恒定（右）的边界层。浅绿色表示高单元质量。

整合几何与网格

现在，导入 操作可以更轻松地将几何模型与导入的网格进行整合，这是通过将几何序列的定型几何直接导入网格划分序列来实现的。导入完成后，会为几何生成非结构化的三角形网格或可视化网格。命名的选择会自动转移，并可用于网格划分序列和定义物理场。您可以在现有的 STL 导入系列教程模型中查看这一新的改进功能。

将椭圆体的几何图形直接导入网格划分序列，它可以在其中与导入的人体头部网格进行整合。

网格中命名的选择得到改进

网格操作现在支持将命名的选择作为输入，即使在处理导入的网格时亦是如此。命名的选择既可以从网格文件中导入，也可以与几何序列中的几何一起导入。例如，在将几何与导入的网格整合后对边界重新划分网格时，可以使用命名的选择。您可以在 STL 导入系列教程模型中查看此更新。

大小节点中使用的命名的选择由 导入 1 节点生成。

对导入的网格进行映射和扫掠

在 6.1 版本中，使用映射 和扫掠 操作生成网格现在对所有网格来说都非常简单，包括导入的网格。扫掠 操作支持使用四边形或三角形网格对源面重新划分网格。在以前的版本中，您必须基于导入的网格创建几何，才能生成映射或扫掠网格。这个新的工作流程明显更加强大和高效。

在导入网格的 完美匹配层域中生成扫掠网格。

导入表面网格的工作流程得到改进

从 STL、PLY 和 3MF 格式导入网格时，现在可以使用新的创建域 复选框在水密区域自动创建域。如果网格中有孔，会将产生的边界和孔报告在一个信息 节点中，这些信息可以作为填充孔 和创建面 修复操作的输入。当孔已修复并且表面网格已形成水密区域时，将创建域。在以前的版本中，需要进行额外的操作才能创建域。STL 导入系列教程模型演示了这一新功能。

更新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本包含一个更新的网格划分教学案例。

STL 导入 2 - 对导入的网格重新划分网格

该网格划分教程演示如何将长方体几何直接导入网格划分序列，其中已包含导入的椎体 STL 网格。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为 CFD 仿真和自适应频率扫描 研究步骤提供了更好的性能。自适应网格细化 研究设置已重新组织，现在具有一个可以节省磁盘存储空间的新设置。请阅读以下内容，了解所有更新功能。

CFD 的性能得到提升

许多 CFD 应用使用的对称耦合 Gauss-Seidel (SCGS) 方法现在具有更好的默认设置，在很多情况下可以减少多达 30% 的 CPU 时间。此外，采用集群计算的多重网格求解器的内存需求已减少多达 25%。

采用 LES 计算的跑车周围的流动剖面。在流-固耦合 (FSI) 分析中，使用流场和压力场来计算侧视镜和车门上的力。

自适应频率扫描的性能得到提升

自适应频率扫描 研究步骤已针对分析进行了优化，其中仅存储选择的场输出，例如，域或边界。这对滤波器应用中的端口等计算非常有用，其性能提升高达 25%。对于需要非常高的分辨率结果的应用，其性能增益甚至更大。以下模型演示了这一新的功能改进：

cascaded_cavity_filter
waveguide_iris_filter
coupled_line_filter
 

“波导虹膜滤波器”模型（位于“RF 模块”案例库）的常规扫描与 自适应频率扫描的高分辨率输出之间的 S 参数比较图。

自适应网格细化的功能改进

对于所有支持自适应网格细化功能的研究类型，现在可以在研究级别找到最重要的设置。此外，您还可以显著节省泛函 和误差 L2 模的平方 误差估计方法的磁盘存储和内存需求。您可以通过选择无 选项（见屏幕截图）来执行此操作，这意味着不添加误差估计或残差。

特征值问题的灵敏度分析

现在，您可以在灵敏度 分析中使用特征频率 或特征值 公式。借助这一扩展功能，您现在可以对与这些公式的特征值相关的目标或约束问题执行基于梯度的优化。例如，在结构力学中，此功能可用于研究特征频率对输入参数的敏感性。您可以在壳的特征频率最大化模型中查看此更新。

用于求解微分代数方程的时间步进显式方法

显式时间步进法现在可用于求解微分代数方程 (DAE)，例如，在固体力学的弹性波传播问题中可以找到这样的方程组。对于瞬态求解器，我们引入了隐式 和显式 求解器类型。当您选择显式 作为求解器类型 时，以前从时域显式求解器 获得的所有方法现在都列在方法 下拉菜单中。之前的时域显式求解器 已被移除，但仍可以在早期版本软件中构建的模型中使用。

 瞬态求解器的新 求解器类型设置。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“RF 模块”的用户引入了静电放电和闪电脉冲的新特征、通过单击域来快速定义导电边界的功能，以及各种实用特征和功能的可用性增强。请阅读以下内容，了解有关“RF 模块”的所有更新功能。

静电放电和闪电脉冲

静电放电（ESD）和闪电会对电子元件产生有害的影响，因此 ESD 和闪电的建模仿真在许多行业中具有重要意义。“电磁波，瞬态”接口中的集总端口 和边电流 特征现在都支持预定义和参数化的用于描述 ESD 和闪电的时间脉冲函数。为了方便检查，可以在运行仿真之前绘制预览脉冲形状，以确保所选的函数参数合适。

静电放电对电路板影响的可视化效果。瞬态 集总端口特征中的扩展的人体放电模型描述了短时间内的多个电流浪涌。

“电磁波，边界元”接口中的“集总端口”特征

使用电磁波，频域 接口时，集总端口 特征普遍用于激励和终止天线、传输线及其他设备。此特征现在可以在电磁波，边界元 接口中使用，包括同轴、用户定义、通过 和均匀 集总端口类型。

15x2 半波偶极天线阵列的电场和远场增益方向图的主极化 x 分量。每个天线元件都由用户定义的集总端口类型进行激励。

“电磁波，边界元”接口中的电介质散射体

现在，边界元法支持电磁波与介电物体之间的相互作用，包括计算相关远场散射属性。您可以在电磁波，边界元 接口中使用这一新功能，需要在每个电介质散射体域中添加一个波动方程，电 节点。此外，还可以添加远场计算 节点来计算远场量，如辐射方向图。

多层阻抗边界条件

借助新功能，您可以对集肤深度较小的基板上的多个薄层（例如金属表面上的薄电介质涂层）进行建模，并使用电磁波，频域 接口中的多层阻抗边界条件 特征来描述此类薄层，需要将全局材料 节点中的多层材料 与材料 节点中的多层材料链接 结合使用。

二维轴对称支持线偏振平面波背景场

具有任意偏振和入射角的线偏振平面波 背景场类型现在可用于二维轴对称，并利用了一种扩展方法，适用于对平面波激励下的旋转体散射进行建模。与在三维中模拟同一问题相比，二维轴对称模型使用的内存和时间明显更少，对于大型电散射体来说尤其如此，并且还有助于使用更密集的网格来提高精度。在二维轴对称模型中使用线偏振平面波 背景场时，软件会自动添加方位角模数的辅助扫描。为了构建全解，在后处理过程中需要对每个方位角模式的贡献求和。您可以在新的石墨烯对圆柱散射体的隐身作用 (RF)教学案例中查看此特征的应用演示

计算前绘制解析端口模场

矩形、圆形 和同轴 端口类型的模场由解析函数描述。在新版本中，可以在运行仿真之前预览这些端口模式类型，前提是端口 边界与主轴平行。

矩形 TE10 模式的 端口设置和场。绘制按钮位于 模式类型组合框旁边。

分配导电域的用户体验更好

域中充满高导电材料时，通常不需要显式建模，但它们的边界需要被建模。理想电导体（无损）和阻抗边界条件（有损）边界条件可以应用于导电域的边界，而将域的内部移除。当导电域包含许多边界时，将边界条件分别应用于所有边界往往很麻烦，但在 6.1 版本中，新的理想电导体 和阻抗边界条件 域条件可以直接应用于导电域，而无需定位所有边界或手动移除内部结构。以下模型演示了导电域特征：

car_emiemc
dipole_antenna
dipole_antenna_balun
double_ridged_horn_antenna
 

使用 理想电导体特征选择体积域来指定电缆线束和接线盒的导电外表面。

集肤深度计算器

您可以使用新的集肤深度计算器功能来计算集肤深度（可由材料的电导率或电阻率来定义），从而帮助您确定特定边界条件的应用是否合适。集肤深度计算器 显示在阻抗边界条件、过渡边界条件、多层阻抗边界条件 和多层过渡边界条件 特征的设置中。以下模型演示了集肤深度计算器 特征的使用：

cavity_resonators
dipole_antenna
wilkinson_power_divider

新增易于使用的“对称平面”特征

对称平面 特征可以简化理想电导体 (PEC) 和理想磁导体 (PMC) 对称平面的定义。当出于对称性考虑而减小模型大小时，可以使用此特征代替理想电导体 和理想磁导体 边界条件。不仅如此，在计算远场以及定义解析端口 模场和集总端口 阻抗时，可以使用有关对称平面 特征的类型和位置信息。您可以在现有的微波炉模型中查看这一新特征的应用演示。

“微波炉”教学案例中使用的 对称平面节点，以及计算出的电场和热分布。

阵列因子数据集用于快速评估天线阵列性能

通过结合阵列因子函数和单天线的远场，可以实现虚拟天线阵列的可视化。这个过程通常需要一个冗长的表达式，在新版本中使用新的阵列因子 数据集更便捷，所需的所有输入变元都可以直观地添加到阵列因子 数据集中。当在辐射方向图中使用简单的单天线远场或增益表达式，而数据集被配置为阵列因子 时，将自动结合表达式和阵列因子函数，生成一个虚拟阵列辐射方向图。您可以在现有的微带贴片天线和相控阵天线建模模型中查看此特征的应用演示。

阵列因子数据集需要阵列的大小、波束控制的相移、阵列单元之间以波长为单位的位移或间距，以及应用于单天线远场表达式的函数。

远场计算边界上的快速网格细化

在电磁波，频域 接口的物理场控制网格设置中新增一个添加远场边界层 复选框，选中后，软件将在选择的散射边界条件或完美匹配层相邻的远场计算边界上创建厚度为默认最大网格大小 1/40 的边界层网格，这有助于获得更精确的远场分析结果，如总辐射功率（emw.TRP）和雷达散射截面（RCS）（emw.bRCS3D）。

选中 添加远场边界层选项后，软件会在完美匹配层与远场域的公共边界上生成边界层网格（暗红色）。

四端口网络

电磁波，频域 接口现在包含四端口网络 边界条件，采用 S 参数来描述四端口网络组件响应的特性。您可以导入一个 Touchstone 文件，通过四端口边界来描述四端口器件或系统的物理特性和响应，而无需处理复杂的几何。

复杂的四端口器件可以简化为一个简单的四端口网络特征，其中器件的特征是用 Touchstone 文件导入。

有限元法 (FEM)-边界元法 (BEM) 多物理场耦合

新的 FEM-BEM 耦合特征可以简化电磁波混合 FEM-BEM 模型的设置，在“模型向导”中作为电磁波，FEM-BEM 多物理场接口提供，其中将电磁波，频域 和电磁波，边界元 接口与新的电场耦合 多物理场耦合特征相结合。

迎风通量公式

电磁波，时域显式 接口的波动方程 节点中的通量类型 参数现在还包含迎风通量 选项，可用于改进 S 参数的计算 - 理想电导体 (PEC) 边缘周围的过度耗散可能导致计算精度较低（使用默认的 Lax-Friedrichs 通量参数时可能发生这种情况）。

波动方程节点的 设置窗口，显示了 通量类型参数的新 迎风通量选项，其中所采用的迎风通量公式（绘图 1）有助于抑制尖锐 PEC 边的过度耗散（绘图 2）。

弱形式端口选项

在扩展端口边界上的电场时，新的弱 端口公式会为扩展系数（S 参数）添加一个标量因变量，然后仅使用弱表达式求解 S 参数和边界上的切向电场。由于不使用约束条件，这个公式在求解时完全移除了约束消除步骤，从而提高了计算效率。这个新的端口公式取代了 6.0 版本中引入的无约束端口公式。

您可以在几乎所有基于端口的教学案例中查看这个新端口公式的应用演示，包括：

coaxial_waveguide_coupling
h_bend_waveguide_3d
waveguide_iris_filter

二维轴对称中的协变公式

在二维轴对称公式中，将面外因变量公式化为以下形式会更加方便

上式称为协变公式。其中，Ψ 是因变量，  是径向坐标。因此，面外电场分量通过下式进行计算

协变公式在数值稳定性和精度方面具有更好的性能。与以前的版本相比，特征频率仿真会返回更少的特征频率；但是，返回的解具有更高的精度，并且返回的伪解也少得多。

此公式用于除模式分析 和边界模式分析 以外的所有研究类型，您可以在以下模型中查看其应用演示：

axisymmetric_cavity_resonator
conical_horn_lens_antenna
corrugated_circular_horn_antenna

自适应频率扫描的性能得到提升

自适应频率扫描 研究步骤已针对分析进行了优化，其中仅存储选择的场输出，例如域或边界，这对滤波器应用中的端口等非常有用，其性能提升高达 25%。对于需要非常高的分辨率结果的应用，其性能增益甚至更大。以下模型演示了这一新的功能改进：

cascaded_cavity_filter
waveguide_iris_filter
coupled_line_filter
 

“波导虹膜滤波器”模型（位于“RF 模块”案例库）的常规扫描与 自适应频率扫描的高分辨率输出之间的 S 参数比较图。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“RF 模块”引入了多个新的教学案例。

飞机上电线的雷电感应电压

飞机机翼上的雷击通过 边电流特征来求解，其中提供了可定制的预定义雷电和静电放电（ESD）脉冲。
 
PCB 的静电放电（ESD）测试 

使用 集总端口特征中的扩展人体脉冲模型来研究电路板上的瞬时静电放电效应。

架空线在有损地面上的雷电感应电压

本例研究有效导线模型，并计算了有损地面上架空线在土壤电导率影响下的雷电感应电压。

石墨烯对圆柱散射体的隐身作用

具有和不具有石墨烯隐身层的圆柱散射体周围的场分布比较图。当圆柱形电介质散射体被石墨烯覆盖时，散射截面在指定频率下会大幅减小，从而使其在电磁学上不可见。

差分微带线建模

差分微带线的电场分布。本模型介绍如何使用横向电磁（TEM）型端口设置差分和单端微带线。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“AC/DC 模块”的用户极大地改善了电机建模的可用性，添加了新的磁流体动力学多物理场接口，并扩展和改进了集总参数提取功能。

电机的磁体阵列

新的磁体 特征可用于模拟磁化域或规则样式的磁化域，其中磁化方向可以通过数学表达式或简单地选择北 和南 极边界来指定。这个新增的特征包含专门的功能，使您可以轻松设置 Halbach 阵列和复杂的转子模式。

磁体 特征有以下两种形式：

用于旋转机械，磁 接口的非导电磁体 特征以及磁场，无电流 接口的磁体 特征
用于旋转机械，磁 接口的导电磁体 特征以及磁场 接口的磁体 特征
导电磁体 特征使您能够在内部边界上应用电绝缘，从而更容易地计算分段磁体中的循环电流和损耗。此外，还支持损耗计算 子特征。这两种形式都支持剩余磁通密度 和非线性永磁体 本构关系。您可以在以下模型中查看这一新特征的应用演示：

generator_2d
linear_motor_2d
one_sided_magnet
permanent_magnet
pm_motor_2d_introduction
pm_motor_3d
rotating_machinery_3d_tutorial
sector_generator_3d
static_field_halbach_rotor_3d
 

同步电机驱动器，图中显示叠片铁芯中的径向磁通密度和定子的发夹型导体中的轴向电流密度。

电机的绕组布局

多相绕组 特征通常用于在二维电机仿真中为规则线圈样式的电机绕组进行建模。在这种模式下，以相同的相角携带相同电流的一个或一组线圈通常称为一个相。多相绕组 特征通过强制执行标准的绕组布局来简化多相系统的激励，并可以自动检测不一致的配置。对于不遵循标准模式的情况，该特征还可以支持用户定义 的布局配置。

多相绕组 特征支持损耗计算 子特征，可以自动确定电阻损耗。在进行二维仿真时，该特征可用于旋转机械，磁 物理场接口。您可以在现有的永磁电机二维模型中查看这一新特征的应用演示。

多相绕组特征，其中包含激励和绕组布局的设置。

用于磁场和旋转机械的无源导体特征

磁场 和旋转机械，磁 接口中的无源导体 特征可以在内部边界上施加电绝缘，使您可以更容易地计算分段导体中的循环电流和损耗。此特征与导电磁体 特征有许多相似之处，但不同的是，前者仅支持不包含磁化的 B-H 本构关系，即相对磁导率、B-H 曲线 和有效 B-H 曲线。与导电磁体 特征一样，无源导体 特征支持损耗计算 子特征，用于确定电阻损耗。旋转机械三维建模教程模型演示了这一新特征的使用。

一个分段的铜盘靠近磁体旋转。无源导体特征在内部边界上施加电绝缘，从而产生两个独立的循环电流。 

磁致伸缩材料模型得到更新

磁致伸缩 多物理场耦合已拆分为非线性磁致伸缩 和压磁效应 耦合。（后者也称为线性磁致伸缩。）

除了这些新的多物理场耦合以外，还引入了两个新的安培定律 变体（安培定律，非线性磁致伸缩 和安培定律，压磁 ）和两个新的多物理场接口（非线性磁致伸缩 和压磁）。新的多物理场接口基于磁场 与固体力学 接口之间的耦合。新的安培定律，非线性磁致伸缩 特征支持损耗计算 子特征，这个子特征可以使用 Steinmetz 或 Bertotti 等经验损耗模型自动确定叠片铁芯中的电阻和磁损耗。

普通的安培定律 特征中添加了新的本构关系解析磁化曲线（假设其材料类型 已设置为固体）。新的多物理场耦合、安培定律 特征和本构关系在磁场 和旋转机械，磁 接口中提供，此耦合功能和专用特征需要结合使用“AC/DC 模块”与“结构力学模块”、或“声学模块”，或“MEMS 模块”。新的本构关系只需要“AC/DC 模块”。您可以在非线性磁致伸缩换能器模型中查看这些磁致伸缩更新功能。

“非线性磁致伸缩换能器”教学案例演示了新的多物理场耦合功能。

基于槽填充因子计算线圈导线横截面积

对于线圈 特征，均匀多匝 导线模型已得到更新，其中添加了常用于电机建模的新设置。现在可以从定子槽的填充因子（也称为槽填充因子）推导出线圈导线横截面积，然后，根据所选域的面积和线圈横截面中所需铜的相对量推导出导线的厚度。您可以在永磁电机二维模型中查看这一新特征的应用演示。

包含无源导体的阻抗矩阵计算

磁场，仅电流 接口中的无源导体 特征是该接口的导体 特征的简化版本，用于计算阻抗矩阵，并指派给未主动激励或终止但可能携带涡流的导电域。它通常没有终端或接地边界，并且不会在阻抗矩阵中生成任何条目。该特征支持电绝缘 子特征，用于对内部边界上的电绝缘薄层进行建模，从而可以更轻松地计算分段导体中的循环电流和损耗。

经过集总矩阵提取研究的 PCB 线圈阵列。本例使用 无源导体特征描述没有主动馈送或终止，但可能携带涡流的导体。

电路提取

电路提取器 插件可以将集总量的矩阵转换为电路，然后，可以将这些电路用作电磁设备的集总表示。常用场景为，对有限元模型进行源扫描 研究，并提取集总矩阵；然后将这些矩阵馈送到电路提取器 插件中。一旦经过验证，该电路就可以作为集总表示，用于解决有限元计算过于消耗资源的情况。这种方法可以看作是一种基于物理场的降阶建模 (ROM) 形式。

静电、电流 和静电，边界元 接口现在可以产生电容（和电阻）矩阵，其格式与电路提取器 插件直接兼容。磁场和电场 接口现在支持稳态源扫描 和频域源扫描 研究类型，并生成阻抗、电阻和电感矩阵，其格式与电路提取器 插件兼容。电路提取器 本身已扩展为支持阻抗矩阵，您可以在电路提取器和从电磁仿真中提取电路模型中查看其应用演示。

本例使用 电路提取器插件来创建 PCB 的集总表示。表格中显示了与原始有限元模型的比较情况。

磁流体动力学建模

新的磁流体动力学 多物理场接口耦合了流体流动与电磁场，可用于对液态金属和某些等离子体进行建模。新接口包含磁场 接口（或磁场和电场 接口）、层流 接口以及磁流体动力学 多物理场耦合，其中将电磁物理场中的洛伦兹力应用于层流，并将层流 中的洛伦兹速度项应用于电磁物理场。

这个多物理场接口有三种变体：具有面外电流的二维、具有面内电流的二维，以及三维。具有面外电流的二维变体使用磁场 接口，而其他两个变体则使用磁场和电场 接口，这三种变体都只在“AC/DC 模块”中提供。多物理场耦合特征可以单独使用，并在“AC/DC 模块”和“等离子体模块”中提供。哈特曼边界层和磁流体动力学泵模型演示了这一耦合功能。

新的“磁流体动力学泵”模型演示了 磁流体动力学多物理场接口的使用。磁场的相速度推动导电液体向前运动。

磁流体动力学的液态金属材料库

AC/DC 材料库已得到扩展，现在包含 Liquid Metals 文件夹用于磁流体动力学建模。这个新文件夹包含各种液态金属（包括钛、钢、铁、镍、铜、铝、镁、锡、锂、钠等）以及它们的材料属性，包括热导率、电导率、动力黏度和密度。您可以在磁流体动力学泵模型中查看这一更新。

“哈特曼边界层”教学案例和（右侧）“材料库”中的新 Liquid Metals 分支。

“磁场和电场”接口支持时域

磁场和电场 接口现在支持瞬态 研究类型。此外，默认的外部边界条件已从具有电绝缘 子特征的磁绝缘 更新为具有接地 子特征的磁绝缘，使其与磁场 接口中的默认磁绝缘 边界条件一致。电磁制动器模型演示了这一更新功能。

瞬态研究的方程形式，如 磁场和电场接口所示。

轴对称电磁仿真具有更好的性能、数值稳定性和精度

二维轴对称的磁场 与磁场和电场 接口现在基于协变公式，与以前版本中使用的公式相比，前者可以提供更好的性能、数值稳定性和精度。协变公式可以处理柱坐标系中对称轴的固有奇异属性。您可以在三维电感器模型的轴对称近似分析、电感器中的小信号分析以及电动悬浮装置模型中查看这些功能改进。

“电感器的小信号分析”教学案例演示协变公式提供的性能和精度方面的改进。

超导体建模工作流程得到改进

磁场，无电流 和磁场公式 接口之间新增的多物理场耦合特征尤其适用于超导体建模。“磁场公式”、“磁场，无电流”耦合 特征可以确保法向磁通密度和跨边界的切向磁场之间的连续性。

使用“多层阻抗边界条件”在基板上模拟薄层

新的多层阻抗边界条件 是对阻抗边界条件 特征的扩展，支持在基板顶部模拟一系列几何薄层。该边界条件用于外部边界，其中已知物理场仅穿透边界外的一小段距离。简而言之，此特征结合了多层过渡边界条件 和阻抗边界条件。这个新特征适用于磁场 接口。

新的和更新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“AC/DC 模块”引入了多个新的和更新的教学案例。

电力线的电场

电力线附近的电场大小和方向。本例使用 静电，边界元接口中的边特征模拟电缆和桁架塔的薄结构。
 
电力线的磁场

电力线附近的磁场大小和方向，其中使用了 磁场接口中的 边电流特征。出于健康和安全方面的考虑，研究这些物理场非常重要。

同心圆柱之间的电场

两个同心圆柱之间的电场大小。场的大小与径向坐标 r 成反比，并与解析解进行比较。

无限导体的磁场

无限导体周围的磁通密度大小。在导体内部，磁场随半径增加；在导体外部，则以 1/r 的比例缩放。本例将磁场与解析解进行了比较。
 
哈特曼边界层

这个介绍性的磁流体动力学模型演示了外部磁场对导电流体层流剖面的影响，结果显示了哈特曼数为 10 时的速度分布。

磁流体动力学泵

磁流体动力学泵中的磁场分布和速度曲线。导电流体被磁场的运动向前推动。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“波动光学模块”的用户引入了介质散射功能，添加了用于二维轴对称的线偏振平面波 背景场特征，以及新的教学案例。请阅读以下内容，进一步了解这些更新及其他新增功能。

使用“电磁波，边界元”接口模拟介质散射

现在，边界元法支持电磁波与介电物体之间的相互作用，包括计算相关远场散射属性。您可以在电磁波，边界元 接口中使用这一新功能，这需要在每个电介质散射体域中添加一个波动方程，电 节点。此外，还可以添加远场计算 节点来计算远场量，如散射振幅。您可以在新的光学八木-宇田天线模型中查看此特征的应用演示。

在 模型开发器窗口中选择第二个 波动方程，电节点，用于表示铝散射体。第一个 波动方程，电节点表示无限空气域。

多层阻抗边界条件

借助新功能，您可以对集肤深度较小的基板上的多个薄层进行建模，包括模拟金属表面上的薄电介质涂层。可以使用电磁波，频域 接口中的多层阻抗边界条件 特征来描述此类薄层，这需要将全局材料 中的多层材料 与材料 节点中的多层材料链接 结合使用。您可以在新的微机电镜的增强涂层模型中查看此特征的应用演示。

多层过渡边界条件

电磁波，频域 接口中的多层过渡边界条件 现在也已添加到电磁波，波束包络 接口中。此外，还更新了多层过渡边界条件，以包含所有可用于过渡边界条件 的材料模型，从而简化了边界条件的材料参数定义。

二维轴对称支持线偏振平面波背景场

具有任意偏振和入射角的线偏振平面波 背景场类型现在可用于二维轴对称模型，并采用展开方法，适用于模拟平面波激励下的旋转体散射。与在三维中模拟同一问题相比，二维轴对称模型使用的内存和时间明显更少，对于大型电散射体来说尤其如此，并且还有助于使用更密集的网格来提高精度。在二维轴对称模型中使用线偏振平面波 背景场时，软件会自动添加方位角模数的辅助扫描。为了构建全解，在后处理过程中会对每个方位角模式的贡献求和。您可以在新的石墨烯对圆柱散射体的隐身作用（波动光学）模型中查看此特征的应用演示。

新增易于使用的“对称平面”特征

对称平面 特征可以简化理想电导体 (PEC) 和理想磁导体 (PMC) 对称平面的定义。当出于对称性考虑而减小模型大小时，可以使用此特征代替理想电导体 和理想磁导体 边界条件。不仅如此，在计算远场以及定义解析端口 模场和集总端口 阻抗时，可以使用有关对称平面 特征的类型和位置信息。您可以在以下模型中查看这一新特征的应用演示：

scattering_nanosphere
self_focusing
fabry_perot_resonator
 

“金纳米球的光散射”教学案例中使用了 对称平面节点。

有限元法 (FEM)-边界元法 (BEM) 多物理场耦合

新的 FEM-BEM 耦合特征可以简化电磁波混合 FEM-BEM 模型的设置，在“模型向导”中作为电磁波，FEM-BEM 多物理场接口提供，其中将会自动添加电磁波，频域 和电磁波，边界元 接口，以及新增的电场耦合 多物理场耦合特征。

弱形式端口选项

在扩展端口边界上的电场时，新的弱 端口公式会为扩展系数（S 参数）添加一个标量因变量，然后仅使用弱表达式求解 S 参数和边界上的切向电场。由于不使用约束，因此该公式在求解时完全移除了约束消除步骤。这个新的端口公式取代了 6.0 版本中引入的无约束端口公式。

您可以在几乎所有基于端口的教学案例中查看这个新端口公式的应用演示，例如：

optical_ring_resonator_3d（新）
plasmonic_wire_grating
hexagonal_grating

二维轴对称中的协变公式

在二维轴对称公式中，将面外因变量公式化为以下形式会更加方便

上式称为协变公式。其中，Ψ 是因变量，  是径向坐标。因此，面外电场分量通过下式进行计算

协变公式在数值稳定性和精度方面具有更好的性能。与以前的版本相比，特征频率仿真会返回更少的特征频率；但是，返回的解具有更高的精度，并且返回的伪解也少得多

此公式用于除模式分析 和边界模式分析 以外的所有研究类型，您可以在以下模型中查看其应用演示：

cylinder_graphene_cloak
step_index_fiber_bend
vertical_cavity_surface_emitting_laser
whispering_gallery_mode_resonator

用于散射和匹配边界条件的“无入射场”选项

对于电磁波，波束包络 接口中的散射边界条件 和匹配边界条件，现在为入射场 参数添加了一个默认选项：无入射场 值。如果边界处只有出射波，则可以使用此选项。以下现有模型突出演示了这一选项的使用：

brewster_interface
beam_splitter
fabry_perot_resonator

计算前绘制解析端口模场

矩形、圆形 和同轴 端口类型的模场由解析函数描述。在新版本中，您可以在运行仿真之前预览这些类型的端口模式，前提条件是端口 边界与主轴平行。

矩形 TE10 模式的 端口设置和场。绘制按钮位于 模式类型组合框旁边。

迎风通量公式

电磁波，时域显式 接口的波动方程 节点中的通量类型 参数现在还包含迎风通量 选项，可用于改进 S 参数的计算 - 理想电导体 (PEC) 边缘周围的过度耗散可能导致计算精度较低（使用默认的 Lax-Friedrichs 通量参数时可能发生这种情况）。

集肤深度计算器

您可以使用新的集肤深度计算器功能，根据材料的电导率或电阻率计算集肤深度，从而帮助您确定特定边界条件的应用是否合适。集肤深度计算器 显示在阻抗边界条件、过渡边界条件、多层阻抗边界条件 和多层过渡边界条件 特征的设置中。以下模型演示了集肤深度计算器 特征的使用：

beam_splitter
enhanced_mems_mirror_coating
graphene_metamaterial_perfect_absorber

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“波动光学模块”添加了多个新的教学案例。

光学环形谐振腔陷波滤波器（三维）

使用“波动光学”零件库中的零件的光环三维模型，结果显示了谐振波长处的场分布。

光学八木-宇田天线

本例使用 电磁波，边界元接口对铝纳米棒制成的光学八木-宇田天线进行建模，结果显示了由电点偶极子驱动的天线的远场辐射方向图。

石墨烯对圆柱散射体的隐身作用

二维轴对称模型中的 线偏振平面波背景场，结果显示了具有和不具有石墨烯隐身层的圆柱散射体周围的场分布比较图。

石墨烯超材料完美吸收器

一种渔网状结构的石墨烯太赫兹 (THz) 超材料吸收器。

微机电镜的增强涂层

优化薄介电涂层厚度前后的镜面反射光谱的比较图。

锥形波导

具有传播波的锥形波导的电场分布（通过 电磁波，波束包络接口建模）。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“射线光学模块”的用户提供了用于计算注量率的新特征，改进了伪随机数生成 (PRNG) 功能，并为“光学”材料库新增了多种材料。请阅读以下内容，进一步了解这些更新及其他新增功能。

注量率计算

注量率定义为：在仿真域的任意位置撞击一个小的球形探测器的辐射量除以该探测器的横截面积。现在我们为此新增了一个专用的域累加器特征注量率计算。在模拟紫外线 (UV) 净化系统时，此特征可以用来预测细菌和其他病原体在经过紫外线辐射源时吸收的紫外线辐射量，因此很有价值。

您可以在新增的环形紫外反应器和带粒子追踪的环形紫外反应器教学案例中查看这一新特征的应用演示。

紫外线灯周围注量率的切面图，其中还显示一小部分光线。
 

伪随机数生成算法得到改进

“射线光学模块”包含多种依赖于 PRNG 的功能，例如：

对载有粒子的介质中的消光进行蒙特卡罗建模
漫反射和各向同性散射
用于粗糙边界建模的面法向扰动
一定条件下的射线-边界相互作用
这些示例中使用的 PRNG 方法已得到改进，已不太可能在理想情况下本应不相关的随机数之间产生相关性，包括作用于不同光线的随机边界条件，以及随机生成的矢量分量之间不需要的相关性。现有的碟式太阳能接收器教学案例演示了这一新的功能改进。

来自抛物面天线的反射光线，图中包含太阳临边昏暗和表面粗糙度的影响。粗糙度模型在初始化每条释放光线的方向时，对于面法向应用了伪随机生成的扰动。

“在解中仅存储累积变量”的选项

根据具体的应用，累积变量（例如域内的沉积射线功率或注量率）可能比单个光线的位置和方向更有价值。您现在可以使用相关选项仅在解中保留累积变量，而放弃与光线相关的自由度，从而减小文件的大小。新增的环形紫外反应器和带粒子追踪的环形紫外反应器教学案例中演示了这一特征。

仅在解中存储注量率（而不是单独的光线位置）以减小文件大小时，几何光学接口的设置。

光学材料库更新

“射线光学模块”和“波动光学模块”的光学材料库中添加了来自株式会社小原公司的熔融石英和 i 线玻璃。与其他类型的玻璃相比，熔融石英和 i 线玻璃在紫外线和近紫外线波长处通常具有更高的透光率。

新增的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“射线光学模块”新增了三个教学案例。

环形紫外反应器

紫外线 (UV) 水净化反应器。切面图根据紫外线灯周围水中的注量率进行着色。
 
带粒子追踪的环形紫外反应器

带粒子追踪的紫外线 (UV) 水净化反应器。通过紫外反应器的粒子轨迹根据其累积剂量进行着色，切面图显示了水中的注量率。

菲涅尔透镜的射线光学建模

菲涅尔透镜（左）与平凸透镜（右）的射线准直比较图。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“等离子体模块”的用户带来了新的功能，现在可以模拟具有周期性射频偏压的耦合等离子体反应器，新增了等离子体化学 插件，可基于文本文件为模型创建完整的等离子体化学体系，并添加了四个新的教学案例。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

多物理场接口：带射频偏压的电感耦合等离子体

新的带射频偏压的电感耦合等离子体 多物理场接口将等离子体，时间周期 与磁场 接口相耦合，以模拟具有电容射频周期性激励的电感耦合等离子体 (ICP) 反应器。其中在频域求解磁场，并求解周期稳态的等离子体输运方程。该接口专用于模拟具有电感和电容功率耦合机制的等离子体反应器，您可以在新的带射频偏压的氩和氯电感耦合等离子体反应器模型中查看其应用演示。

在氩和氯混合物中运行的带射频偏压的电感耦合等离子体反应器的仿真结果。
 

等离子体化学插件

等离子体化学 插件可以使用等离子体 和等离子体，时间周期 接口基于文本文件自动创建出完整的等离子体化学。借助该插件，您可以在文件中指定等离子体化学的各个方面，例如热力学参数等物质属性、基于横截面积和速率常数的电子碰撞反应、重物质反应和表面反应。以下新模型使用了这一特征：

带射频偏压的氩和氯电感耦合等离子体反应器模型
氩和氧电感耦合等离子体反应器模型
氩和氧电容耦合等离子体反应器模型
 

等离子体化学插件（左）用于导入一个氩-氯等离子体化学文件（右），其中等离子体特征由插件自动创建。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“等离子体模块”添加了四个新的教学案例。

带射频偏压的氩和氯电感耦合等离子体反应器模型

在氩和氯混合物中运行的带射频偏压的电感耦合等离子体反应器的模型结果。模型中使用 带射频偏压的电感耦合等离子体接口来模拟具有电容射频周期性激励的氩和氯电感耦合等离子体反应器，其中在频域求解磁场，并使用等离子体求解周期解。所涉及的流体流动和气体加热通过等离子体模型自洽求解。

氩和氧电感耦合等离子体反应器模型

本教程对氩-氧电感耦合等离子体反应器进行建模，其中的流体流动和气体加热通过等离子体模型自洽求解。新的 等离子体化学插件用于从文件中导入完整的等离子体化学。相关的模型文件中讨论了对电负性放电进行建模的重要方面和策略。

氩和氧电容耦合等离子体反应器模型

电容耦合等离子体 (CCP) 反应器中带电物质的时间平均密度，氩和氧的摩尔分数分别为 0.1 和 0.9。该模型介绍了通过 13.56 MHz 电激励在两个金属电极之间维持的氩-氧等离子体的研究。氧的摩尔分数被参数化，其中可以观察到主要正离子的转变。放电的核心呈电负性，负离子（深蓝色）是主要的负电荷载流子。负离子密度向边缘快速下降，其中电子（浅蓝色）是主要的负电荷载流子。

干空气玻尔兹曼分析

电子能量分布函数（以 10 为底的对数）随电子能量（已针对多个电子平均能量进行参数化）的变化情况。在这个模型中，对 80:20 的氮氧混合物（表示干空气）使用两项近似求解玻尔兹曼方程，以得到电子能量分布函数 (EEDF) 和宏观传递参数，以及可用于流体型模型的源项。此外，本教程还解释了如何准备用于导出的 EEDF，以在 等离子体接口中使用。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“结构力学模块”的用户增强了接触建模功能，引入了在边界上添加线性和非线性材料的功能，并添加了用于对具有给定材料属性集的材料模型的特性进行数值测试和验证的新特征。请阅读以下内容，了解有关“结构力学模块”的所有更新功能。

接触建模增强功能

新版本对接触建模功能进行了一些补充和改进。

实施了更快的新接触搜索算法，对大型三维模型尤其有利。
新增了 Nitsche 方法，用于制定接触方程；这是一种稳健的方法，不会添加任何额外的自由度。
为所有接触模型的接触方程添加了更稳定的新公式。
改进了壳和膜的公式，现在使用弯曲几何上的实际表面。
改善了对自接触的支持。现在，该公式在接触对的两侧是对称的。

固体力学接口 - 一维

现在，固体力学 接口可用于一维和一维轴对称组件，您无需添加任何附加产品即可使用基本功能。在横向上，您可以选择平面应力、平面应变和广义平面应变的不同组合。在电池建模、声学和热-结构相互作用等方面，可以使用多种多物理场应用，其中一维模型对于洞察各种物理现象很有帮助。请注意，电池中的插层应变功能已包含在“电池模块”中。对于更高级的一维建模，将“固体力学”接口与“MEMS 模块”、“多体动力学模块”或“声学模块”结合使用时，可以使用许多额外的特征。

材料模型的数值测试

对于复杂的材料模型，尤其是用户定义的模型来说，研究模型在各种载荷条件下的行为非常重要。固体力学 接口中新增的测试材料 特征可以自动建立具有一个单元的小模型，其中包含适用于多种不同载荷条件的边界条件和研究步骤。载荷既可以是准静态，也可以是瞬态的；可以是单调的，也可以是循环的。您可以在更新的使用修正剑桥黏土材料模型模拟等向压缩试验和非恒定载荷下的初级蠕变模型中查看这一新特征的应用演示。

材料模型的四种不同基本测试的应力-应变曲线。
 

固体边界上的材料

现在，您可以在内部或外部边界上使用各种线性和非线性材料模型，例如，用于模拟胶层、垫圈或包层。从全三维到仅面内应变，这类层可以使用许多不同的假设。当您结合使用“复合材料模块”与“结构力学模块”来实现这些模型时，边界材料甚至可以是多层的。现有的加热电路模型演示了这一新功能。

两个管法兰之间的垫圈的应力。
 

线缆物理场接口

此版本新增了线缆 接口，用于分析电缆或电线系统，该接口可以单独进行分析，也可以与其他类型的结构结合使用。线缆可以被施加预应力，也可以因自重而下垂。您可以在新的静载作用下的桁架塔线性屈曲分析教学案例和现有模型中查看这一新功能的应用演示。

薄膜阻尼的多物理场接口

此版本添加了两个新的薄膜阻尼多物理场接口：实体薄膜阻尼 和壳薄膜阻尼，它们分别将薄膜流动 接口与固体力学 或壳 接口相结合。此外，还新增了两个促进薄膜阻尼的多物理场耦合：结构薄膜流动相互作用 和壳薄膜流动相互作用。这些耦合不限于薄膜阻尼；比如，您也可以使用它们对润滑和空化现象进行建模。

加速度计中的压膜气体阻尼。彩色绘图显示固体域的两个表面上的气压。

静载下的屈曲分析

在搜索临界屈曲载荷时，有些情况下存在多种载荷系统，其中一种可以被视为固定载荷。例如，重力载荷可以看作是固定的（静载），而工作载荷可以看作是不固定的（活载）。即使您只想计算工作载荷的临界水平，静载仍然会影响屈曲风险。新的静载作用下的桁架塔线性屈曲分析模型中内置了此类分析，您可以在其中进行查看。

线性屈曲分析的求解器设置现在支持处理活载和静载的组合。本例将拉索中的预应力和塔架的自重视为静载，并将顶部的力视为活载。

壳和膜的磨损

与固体力学 接口中已有的功能类似，磨损 子节点已添加到壳 和膜 接口中。您可以使用此特征计算由于摩擦滑动而减少的壳和膜厚度的磨损，也可以使用同一技术为厚度变化率添加用户定义的表达式，还可将它用于对腐蚀或电镀等进行建模。

新的装配连接方法

新版本添加了 Nitsche 方法，以强制使装配中的边界之间具有连续性。与经典的逐点约束相比，这种方法有两个重要的优势：

当两侧的网格不共形时，可以明显减少解中的局部扰动。
由于没有添加约束，因此避免了数值敏感且有时计算量较大的约束消除步骤。
 

使用经典约束或新的 Nitsche 方法连接不匹配的网格时，局部应力扰动的比较图。
 

部件模态综合法增强功能

现在，您可以在部件模态综合法 (CMS) 分析中使用壳单元。此外，新版本还引入了多项通用的功能改进，使您可以更轻松地针对 CMS 分析来建立模型。

洗衣机的动力学研究。当表示洗衣机外壳的壳单元减化为 CMS 部件时，分析时间减少了 1/2。 

基座激励

结构上的动态载荷通常由其所有支撑点的一定加速度组成，典型的示例包括，当零件连接到振动台进行测试，或者当建筑物受到较大波长的地面加速度时的情况。现在，您可以使用新的基座激励 特征更自然地描述这种类型的载荷，它非常适用于随机振动分析。您可以在现有的主板的冲击响应和主板的随机振动试验模型中查看此更新功能。

使用 基座激励特征的示例，其中在随机振动分析中使用三个输入功率谱密度 (PSD)。基座激励是整个模型的属性，因此该特征不包含任何选择。

载荷作为合成量给出

对于边界载荷和点载荷集，您现在可以通过从载荷类型 列表中选择合成 选项来指定相对于给定点的总力和力矩，从而更轻松地应用合成载荷，而无需施加人为约束或者对实际载荷分布进行长时间的计算。此外，还可以控制载荷分布的假设形状。

焊接计算

对于焊接结构，能够预测焊缝中的应力是设计的一个重要方面。在壳 接口中，您现在可以计算沿连接边的应力。由于焊缝不在几何中建模，而是由其属性表示，因此该方法具有半解析性。您可以计算单面和双面角焊以及对接焊。

一组焊缝的失效指数。

新增各向异性材料的输入

线弹性材料 特征中添加了多个用于输入弹性常数的新选项：

正交各向异性材料现在可以通过七种不同晶系的晶体数据来描述：立方晶系、六方晶系、六常数三方晶系、七常数三方晶系、六常数正方晶系、七常数正方晶系和正交晶系。
支持横向各向同性材料的输入，从而减少此类材料的输入数量。
除弹性矩阵以外，一般各向异性材料现在还可以由其柔度矩阵表征。
 

使用晶系输入弹性数据的用户界面。

刚性连接件的功能改进

刚性连接件 是抽象建模的重要工具，例如在应用载荷和连接对象时非常有用，其功能在以下三个方面得到了增强：

现在可以断开选定的自由度，例如在局部坐标系给定的方向上执行此操作。利用此选项，您可以释放过多的约束并减少局部应力集中。
对于三维中的两点刚性连接件，可以自动抑制潜在的旋转奇点。
作为新的默认设置，由刚性连接件生成的自由度现在可以在研究序列中组合在一起，从而显著减少模型树中的节点数，使您可以更轻松地应用手动缩放实现收敛容差。同样的更改也适用于连接件 特征。

释放的自由度的影响。带内压的异径管末端有一个刚性连接件，如最左图的棕色面所示。通过使用标准公式，关于刚度的假设将保持半径不变，如中间图所示。在最右侧的图中，径向位移在刚性连接件中被释放，例如，仍然可以在任何方向施加载荷或连接到其他域。

管道分析增强功能

在管道分析方面，新版本进行了以下更新：

在管力学 接口中，您现在可以为弯管的柔度和应力指定校正因子。
在进行应力计算时，您现在可以输入一个缩小的壁厚，可用于分析腐蚀裕量。
零件库中添加了许多参数化管几何：直管、弯管、异径管和 T 型接头。这些几何可用于使用实体或壳单元进行详细分析。此类三维模型可以通过现有的耦合功能直接连接到管力学 接口。
 

本例使用 固体力学和 管力学接口模拟弯管在弯曲作用下的应力和变形，其中实体几何从零件库中获取。

局部坐标系中的结果

现在，您可以通过添加局部坐标系结果 节点来轻松定义任意数量的局部坐标系，以计算结构力学 接口中的常用量。您可以在可用的变换量中找到应力、应变、位移和材料属性。

圆柱对称的几何在全局 x 方向和方位角方向上的直接应变。

桁架接口中的有限位移

在桁架 接口以及新的线缆 接口中，可以将位移限制为一个点或整条线的特定值。有限位移 边界条件可用于模拟接近壁或支撑点的情况。

桁架单元的标准横截面

在桁架 接口中，横截面数据 节点增加了一个选项，用于通过几何属性来定义单元横截面。可用的横截面包括：矩形、箱形、圆形、管形、H 型、U 型、T 型、C 型 和帽型。您可以在新的桁架塔屈曲教学案例和以下现有模型中查看此特征的应用演示：

inplane_and_space_truss
truss_tower_buckling
 

使用标准横截面之一的“桁架塔屈曲”模型。

弹性波的裂隙边界条件

弹性波，时域显式 物理场接口中新增的裂隙 边界条件用于处理两个具有不完全结合的弹性域。裂隙可以是弹性薄层、充满流体的层，或弹性材料的不连续性（内部边界），您可以使用多个选项来指定薄弹性域的属性。这种边界条件的典型应用是模拟无损检测 (NDT) 应用，例如检查脱层区域或其他缺陷的响应，或者模拟石油和天然气工业中波在断裂固体介质中的传播。

预定义的绘图

一般的预定义绘图功能为结构力学 接口带来了广泛的更新。预定义的绘图类似于默认绘图，二者的重要区别在于，前者不会添加到“模型开发器”中（除非用户选择这样做）。由于为每个研究生成的默认绘图的数量已明显减少，因此这样做是有利的。

此外，用户还将看到以下两项改进：

除了以前版本中的默认绘图以外，现在添加预定义的绘图 菜单还新增了多个有用的绘图。
您可以直接使用中间研究步骤（例如预应力动态分析中的加载步骤）的结果图。
 

“管路连接”模型中的 添加预定义的绘图窗口。

梁的剪力和力矩图

表示梁结构中弯矩和剪力分布的一种常用方法是在几何顶部绘制剪力和弯矩图。梁 接口中添加了绘制力矩和剪力图的功能。即使对于分布载荷，图表也与网格无关；也就是说，其中包含载荷变化对单元的影响。此外，截面力图也可用于动态分析，其中部分载荷由惯性力组成。

截面力图：外加载荷和网格（共 10 个梁单元）（上）、力矩图（左下）和剪力图（右下）。请注意，仅对一部分最顶部的单元施加分布载荷。

用于微结构均质化的新零件

在零件库中，COMSOL Multiphysics 分支下添加了名为代表性体积单元 的新文件夹，其中包含许多常见微结构的参数化几何图形，例如纤维、孔隙和颗粒复合材料。这些几何可用于使用代表性体积单元 (RVE) 方法来计算有效材料属性。新的周期性微结构的均质材料属性和颗粒复合材料的细观力学模型着重演示了这一新功能。

“零件库”中的参数化几何示例。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“结构力学模块”添加了多个新的教学案例。

非线性谐波响应

本例研究一个轻度非线性结构的谐波激励，其中使用线性解（绿色）设置初始条件，以加快全非线性模型（蓝色）的求解速度。

支架 - 降阶建模

本例使用降阶支架模型（左）和完整模型（右）显示瞬态分析过程中计算的应力之间的比较。

加载弹簧的自接触

弹簧的变形 - 当承受弯曲载荷时，几圈弹簧被迫相互接触。

各向同性 Cosserat 弹性圆柱的扭转

具有三个不同内部长度尺度参数值的扭曲圆柱体中的微旋转。

颗粒复合材料的细观力学模型

本例模拟较软基体中具有刚性球形夹杂物的周期性单元，其中显示当单元承受一种基本载荷工况时，基体中的应力。

静载作用下的桁架塔线性屈曲分析

存在静载的情况下，斜拉桁架塔的前两种屈曲模态。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“非线性结构材料模块”的用户引入了全新的绝热加热 特征、增强的黏塑性和超弹性建模功能，以及五个新的教学案例。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

绝热加热

新版本添加了一个处理固体、壳和膜中绝热加热的新框架。当能量因快速变形而耗散时，绝热加热非常重要，这反过来又会增加物体的温度。您可以通过在固体力学、多层壳、壳 或膜 接口中添加绝热加热 子节点来实现这一效果。

黏塑性改进

黏塑性 节点新增一个框架，基于变形梯度的乘性分解来处理大黏塑性应变，在计算速度和内存使用率方面有明显的改进，还可以在超弹性材料 节点下添加蠕变 和黏塑性 特征。此外，新版本更新了 Chaboche 和 Perzyna 模型，并引入了两个全新的黏塑性模型：Bingham 模型和 Peric 模型。现在用户还可以指定用户定义 的黏塑性模型。您可以在Lemaitre-Chaboche 黏塑性模型和焊点的黏塑性蠕变模型中查看这些新的改进功能。

改进后的 黏塑性特征的设置，图中选中了 Chaboche 模型。

超弹性改进

新版本实现了处理所有超弹性材料可压缩性的新框架。因此，所有材料模型都有一个新的可压缩公式，从而也可以将相场 损伤添加到固体力学 接口中的所有超弹性材料。此外，新版本中用户可以在膜 接口中对超弹性材料的褶皱进行建模。您可以在新增的方形超弹性气囊的膨胀和不同厚度圆柱膜的起皱模型中查看这些功能改进。

由超弹性材料制成的充气气囊中的褶皱区域（绿色）。

薄层中的附加功能

固体力学 接口中新增的薄层 节点可以包含超弹性 和非线性弹性 材料模型，还可以通过添加损伤、蠕变 或塑性 等子节点来包含其他非弹性效应。您可以在新增的薄层界面模型中查看这一附加功能的应用演示。

使用固体近似的薄层的位移和应力突变。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“非线性结构材料模块”引入了多个新的教学案例。

方形超弹性气囊的膨胀

带褶皱的超弹性气囊，其中第二主应力变为压应力（红色区域）。

不同厚度圆柱膜的起皱

在轴向拉伸和内部流体压力下，不同厚度圆柱超弹性膜的褶皱区域（紫色）。

橡胶套密封件的接触分析

用于保护轴上柔性关节的多层橡胶套密封件，在与轴本身接触以及与密封件的其他法兰自接触时，会发生较大位移。

塑性子模型建模方法

局部非线性被纳入轴的子模型中，该子模型及相应的等效塑性应变计算结果如图所示。

薄层界面

采用不同的建模策略来描述嵌入刚性材料之间的软性材料薄层的特性。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“复合材料模块”的用户在多层壳 接口中提供了改进的接触功能、改进了多层线弹性材料 节点的性能，还引入了一个新的教学案例。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

改进的接触功能

多层壳 接口中的接触 特征现在与其他结构力学 接口中的相应节点相似，包含对动态接触事件建模至关重要的罚函数，动力学 和增广拉格朗日，动力学 接触方法。此外，现在还可以在此接触 特征中使用摩擦、滑移速度、黏附 和剥离 子节点，以便对各种接触现象进行有效建模。当模型中存在接触对时，默认的接触 节点会自动添加到多层壳 接口中。

“多层线弹性材料”的性能改进

在壳 和膜 接口中，当多层材料链接 或多层材料堆叠 节点以对称、反对称或重复变换时，软件会结合使用数值和解析方法来计算刚度矩阵。因此，装配和计算时间都显著减少。

多层材料链接节点设置中的 变换选项。 

支持多层线弹性材料中的大应变

对于几何非线性分析，默认情况下，应变的乘性分解现在用于壳 接口中的多层线弹性材料 节点，这对于有限变形情况下的精度非常重要。在设置中添加了一个应变加法分解 复选框，用于需要使用旧特性的情况。

用于微结构均化的零件库

在零件库中，COMSOL Multiphysics 分支下添加了名为代表性体积单元 的新文件夹，其中包含许多常见微结构的参数化几何图形，例如纤维、孔隙和颗粒复合材料。例如，这些几何可用于使用代表性体积单元 (RVE) 方法来计算有效材料属性。失效的细观力学：复合材料结构的多尺度分析和复合材料气瓶的细观力学和应力分析模型演示了这一新增功能。

“零件库”中的四个参数化几何形状。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“复合材料模块”引入了一个新的教学案例。

失效的细观力学：复合材料结构的多尺度分析

单向纤维复合材料中特定材料点（小标记）的微观 von Mises 应力和复合材料圆柱体中特定全厚度位置的宏观 von Mises 应力。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“多体动力学模块”的用户引入了接触建模性能改进、分析导线和电缆的接口，以及强制执行装配边界间连续性的新方法。请阅读以下内容，进一步了解这些更新及其他新增功能。

接触建模增强功能

新版本对接触建模功能进行了一些补充和改进，对性能和功能都有影响。

实施了更快的新接触搜索算法，对大型三维模型尤其有利。
新增了 Nitsche 方法，用于制定接触方程；这是一种稳健的方法，不会添加任何额外的自由度。
为所有接触模型的接触方程添加了更稳定的新公式。
改善了对自接触的支持。现在，该公式在接触对的两侧是对称的。

线缆物理场接口

新版本新增了一个线缆 物理场接口，可以单独或与其他类型的结构一起用于分析电缆或线缆系统。线缆可以被施加预应力，也可以因自重而下垂。以下模型使用了这一新功能：

新的装配连接方法

新版本中添加了一种新的方法来执行装配中边界之间的连续性，即 Nitsche 方法。与经典的逐点约束相比，新方法有两个重要的优点：

当两侧的网格不共形时，可以明显减少解中的局部扰动。
由于没有添加约束，因此避免了数值敏感且有时计算量较大的约束消除步骤。
 

使用经典约束或新的 Nitsche 方法连接不匹配的网格时，局部应力扰动的比较图。

部件模态综合法增强功能

借助“结构力学模块”，您现在可以在部件模态综合法（CMS）分析中使用壳单元。此外，新版本还引入了多项一般的功能改进，使您可以更轻松地针对 CMS 分析来建立模型。

本例是对一台洗衣机的动力学研究，当表示洗衣机外壳的壳单元减少为 CMS 部件时，分析时间减少了 1/2。

基座激励

结构上的动态载荷通常由其所有支撑点的一定加速度组成，典型的示例包括，当零件连接到振动台进行测试时的情况。现在，您可以使用新的基座激励 特征更自然地描述这种类型的载荷。

基座激励的一个示例，其中结构在所有螺栓孔处具有统一的指定加速度。基座激励是整个模型的一个属性，因此这个特征不包含任何选择。

载荷作为合成量给出

对于边界载荷和点载荷集，您现在可以通过从载荷类型 列表中选择合成 选项来指定相对于给定点的总力和力矩，从而更轻松地应用合成载荷，而无需施加人为约束或者对实际载荷分布进行长时间的计算。此外，还可以控制载荷分布的假设形状。

刚性连接件的功能改进

刚性连接件 是抽象建模的重要工具，例如在应用载荷和连接对象时非常有用，其功能在以下三个方面得到了增强：

现在可以断开选定的自由度，例如在局部坐标系给定的方向上执行此操作。利用此选项，您可以释放过多的约束并减少局部应力集中。
对于三维中的两点刚性连接件，可以自动抑制潜在的旋转奇点。
作为新的默认设置，由刚性连接件生成的自由度现在可以在研究序列中组合在一起，从而显著减少模型树中的节点数，使您可以更轻松地应用手动缩放实现收敛容差。同样的更改也适用于连接件 特征。
 

释放的自由度的影响。带内压的异径管末端有一个刚性连接件，如最左图的棕色面所示。如中间的图所示，对于标准公式，关于刚性的假设将保持半径不变。在最右侧的图中，径向位移在刚性连接件中被释放。仍然可以在任何方向施加载荷或连接到其他域。

局部坐标系中的结果

现在，您可以通过添加局部坐标系结果 节点来轻松定义任意数量的局部坐标系，以计算常用结果量。您可以在变换量中找到应力、应变、位移和材料属性。

圆柱对称的几何在全局 x 方向和方位角方向上的直接应变。

预定义的绘图

新版本新增了用于预定义绘图的常规功能。预定义绘图类似于默认绘图，二者的重要区别在于，除非用户选择这样做，否则前者不会被添加到模型开发器 中。这有三个好处：

为每个研究生成的默认绘图的数量已大大减少。
除了先前版本中的默认绘图外，添加预定义的绘图 菜单中还提供了多个新的有用绘图。
中间研究步骤的结果图（例如，预应力动态分析中的加载步骤）可以直接使用。
 

“案例库”中一个模型的 添加预定义的绘图窗口。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“转子动力学模块”的用户引入了一个新特征对转子摩擦进行建模，现在可以访问在给定坐标系中表示的结果变量，还引入了两个新的教学案例。请阅读以下内容，进一步了解这些更新及其他新增功能。

转子摩擦模型

如果转子接触其外壳，对动力学的影响可能非常大，这种现象称为转子摩擦，现在可以使用新的转子摩擦 特征在梁转子 接口中进行建模。转子与壳之间的接触建模现在也可以考虑到摩擦的影响。

具有离心率的转子的轨道图，显示了不考虑外壳的结果（左）以及与外壳的间隙仅略大于轨道中心的结果（右）。绘图中蓝色表示亚临界转子转速（50% 的涡动频率），绿色表示超临界转子转速（130% 的涡动频率）。

局部坐标系中的结果

现在，您可以通过添加局部坐标系结果 节点来轻松定义任意数量的局部坐标系，以计算实心转子 和实心转子，固定坐标系 接口中的常用量。您可以在可用的变换量中找到应力、应变、位移和材料属性。

扭转引起的剪切应力。每个轴使用一个局部柱坐标系。

预定义的绘图

新版本新增了用于预定义绘图的常规功能。预定义绘图类似于默认绘图，二者的重要区别在于，除非用户选择这样做，否则前者不会被添加到模型开发器 中。这有三个好处：

为每个研究生成的默认绘图的数量已大大减少。
除了先前版本中的默认绘图外，添加预定义的绘图 菜单中还提供了多个新的有用绘图。
中间研究步骤的结果图（例如，预应力动态分析中的加载步骤）可以直接使用。
 

“使用不同的转子接口比较坎贝尔图”模型的 添加预定义的绘图窗口。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“转子动力学模块”引入了两个新的教学案例。

立式推力轴承的形状优化

形状优化用于改进立式推力轴承。优化后的结果显示在左侧，而原始构型显示在右侧。压力分布显示在上行，润滑油膜厚显示在下行。

立式推力轴承的拓扑优化

立式推力轴承模型，显示拓扑优化后的流体压力（左）和润滑油膜厚（右）。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“MEMS 模块”的用户引入了两个新的多物理场接口、增强了接触建模功能，以及新增了多个教学案例。请阅读以下内容，进一步了解这些更新及其他新增功能。

压电和热释电多物理场接口

在“模型向导”的 AC/DC 分支下，有一个新的热释电 多物理场接口，将静电 和固体传热 接口与新的热释电 多物理场耦合相结合，可以用来模拟固体电介质中因温度变化而产生的电极化。同样，在“模型向导”的结构力学 分支下，有一个新的压电和热释电 多物理场接口，它将固体力学 和固体传热 接口与压电效应、热膨胀 和热释电 多物理场耦合相结合，可以用来模拟温度变化导致的压电材料的电极化。在新增的热释电探测器模型中演示了使用这个接口来仿真用于测量激光能量的仪器中的热释电探测器。

热释电探测器中的铌酸锂 (LiNbO3) 圆盘。圆盘上表面显示了吸收的激光能量，颜色表示瞬时温度分布。红色和绿色箭头分别表示热通量和自发极化。

新的教学案例

偏压谐振器的固有模态 - 来自 GDS 文件的三维几何

对具有复杂三维结构的 MEMS 或半导体器件进行建模时，几何形状的构建可能非常耗时，往往可能需要在一个过程中组装许多原始形状，而这并不需要对应于逐层实现不同材料的沉积和图案化的过程。本教学案例演示如何使用复现MEMS 器件制造的逐层方法更有效地构建三维几何形状。通过使用“ECAD 导入模块”从 GDS 文件导入布局，并使用“设计模块”中的操作，可以极大地减少用于定义几何的参数量和步数。

偏压谐振器的结构，通过导入 GDS 文件并使用“设计模块”中的操作逐层构建。

预应力微镜振动：热黏性-热弹性力学耦合
这个新教学案例分析了预应力微镜的操作，包括热弹性效应的损耗和与周围空气的相互作用，其中详细演示了热黏性声-热弹性力学边界 多物理场耦合（在“声学模块”中可用）在声-结构相互作用问题的热黏性损耗建模中的应用。这个多物理场耦合特征可以捕获流-固界面上非理想热条件的影响，这在 MEMS 应用中非常重要。本模型中还使用热弹性力学 接口计算由热弹性效应驱动的不可逆传热的机械损耗，这对于微观结构尤其重要。

您可以从关联的“案例下载”条目下载模型。

600 Hz 振动模式下，微镜结构和周围空气域中的温度扰动。

电容式微机械超声换能器

本模型演示电容式微机械超声换能器 (CMUT) 的操作，这是一种将超声波转换为电信号以用于高分辨率成像应用的微型接收器。换能器与外部电路相连，谐波扰动边界载荷表示超声能量。模型中分析了一种对力-位移特性进行优化以提高效率的 CMUT 设计。需要改进的一个重要指标是位移均匀性因子，可以通过频域，预应力 研究来计算。这种特殊的设计推进了由压电换能器主导的医学成像技术，并有望实现小型化和更高的分辨率。该器件可以使用完善的 0.35 μm 互补金属氧化物半导体 (CMOS)–MEMS 工艺技术来制造。

您可以从关联的“案例下载”条目下载模型。

由电介质（二氧化硅）和金属（铝）交替层制成的 CMUT，采用光刻技术制成。有三个电介质层、四个金属层以及一个（隐藏的）氮化物钝化层，可以响应外压，保护器件不受外部环境的影响。颜色表示嵌入式电极的位移。

静电吸盘

本模型演示在晶圆加工过程中，用于将晶圆固定在温控平台上的静电吸盘的操作。其中使用机电力、流-固耦合、非等温流动 和热膨胀 耦合来计算晶圆的压力相关冷却问题。静电吸盘在各种晶圆加工设备中发挥着重要作用。在加工过程中，静电吸盘利用机电力将晶圆固定在温控平台上，而不是机械夹持。本模型中，静电力抵消了在晶圆与静电吸盘之间的间隙中流动的氦气的压力，从而在低压环境中提供有效的热传导。

您可以从关联的“案例下载”条目下载模型。

静电吸盘模型，其中显示（放大的）变形晶圆横截面。吸盘表面的颜色表示晶圆温度，气体通道的颜色表示气体速度。

接触建模增强功能

新版本对接触建模功能进行了一些补充和改进。

实施了更快的新接触搜索算法，对大型三维模型尤其有利。
新增了 Nitsche 方法的接触公式；这是一种稳健的方法，不会添加任何额外的自由度。
为所有接触模型的接触方程添加了更稳定的新公式。
改进了壳和膜的公式，现在使用弯曲几何上的实际表面。
改善了对自接触的支持。现在，该公式在接触对的两侧对称。

固体力学接口 - 一维

现在，固体力学 接口可用于一维和一维轴对称组件，您无需添加任何附加产品即可使用基本功能。在横向上，您可以选择平面应力、平面应变和广义平面应变的不同组合。在电池建模、声学和热-结构相互作用等方面，可以使用多种多物理场应用，其中一维模型对于洞察各种物理现象很有帮助。请注意，电池中的插层应变功能已包含在“电池模块”中。对于更高级的一维建模，将“固体力学”接口与“MEMS 模块”、“多体动力学模块”或“声学模块”结合使用时，可以使用许多额外的特征。

材料模型的数值测试

对于复杂的材料模型，尤其是用户定义的模型，研究模型在各种载荷条件下的行为非常重要。固体力学 接口中新增的测试材料 特征可以自动建立具有一个单元的小模型，其中包含适用于多种不同载荷条件的边界条件和研究步骤。载荷既可以是准静态，也可以是瞬态的；可以是单调的，也可以是循环的。您可以在更新的使用修正剑桥黏土材料模型模拟等向压缩试验和非恒定载荷下的初级蠕变模型中查看这一新特征的应用演示。

材料模型的四种不同基本测试的应力-应变曲线。

固体边界上的材料

现在，您可以在内部或外部边界上使用各种线性和非线性材料模型，例如，用于模拟胶层、垫圈或包层。从全三维到仅面内应变，这类层可以使用许多不同的假设。当您结合使用“复合材料模块”与“结构力学模块”来实现这些模型时，边界材料甚至可以是多层的。现有的加热电路模型演示了这一新功能。

两个管法兰之间的垫圈的应力。

薄膜阻尼的多物理场接口

此版本添加了两个新的薄膜阻尼多物理场接口：实体薄膜阻尼 和壳薄膜阻尼，分别将薄膜流动 接口与固体力学 或壳 接口相结合。此外，还新增了两个促进薄膜阻尼的多物理场耦合：结构薄膜流动相互作用 和壳薄膜流动相互作用。这些耦合不限于薄膜阻尼；比如，您也可以使用它们对润滑和空化现象进行建模。

加速度计中的压膜气体阻尼。彩色绘图显示固体域的两个表面上的气压。

静载下的屈曲分析

在搜索临界屈曲载荷时，有些情况下存在多种载荷系统，其中一种可以被视为固定载荷。例如，重力载荷可以看作是固定的（静载），而工作载荷可以看作是不固定的（活载）。即使您只想计算工作载荷的临界水平，静载仍然会影响屈曲风险。新的静载作用下的桁架塔线性屈曲分析模型中内置了此类分析，您可以在其中进行查看。

线性屈曲分析的求解器设置现在支持处理活载和静载的组合。本例将拉索中的预应力和塔架的自重视为静载，并将顶部的力视为活载。

新的装配连接方法

新版本添加了 Nitsche 方法，可以强制使装配中的边界之间具有连续性。与经典的逐点约束相比，这种方法有两个重要的优势：

当两侧的网格不共形时，可以明显减少解中的局部扰动。
由于没有添加约束，因此避免了数值敏感且有时计算量较大的约束消除步骤。

使用经典约束或新的 Nitsche 方法连接不匹配的网格时，局部应力扰动的比较图。

部件模态综合法增强功能

现在，您可以在部件模态综合法 (CMS) 分析中使用壳单元。此外，新版本还引入了多项通用的功能改进，使您可以更轻松地针对 CMS 分析来建立模型。

洗衣机的动力学研究。当表示洗衣机外壳的壳单元简化为 CMS 部件时，分析时间减少了 1/2。

基座激励

结构上的动态载荷通常由其所有支撑点的一定加速度组成，典型的示例包括，当零件连接到振动台进行测试，或者当建筑物受到长波长的地面加速度时的情况。现在，您可以使用新的基座激励 特征更自然地描述这种类型的载荷，它非常适用于随机振动分析。您可以在现有的主板的冲击响应和主板的随机振动试验模型中查看此更新功能。

使用 基座激励特征的示例，其中在随机振动分析中使用三个输入功率谱密度 (PSD)。基座激励是整个模型的属性，因此该特征不包含任何选择。

载荷作为合成量给出

对于边界载荷和点载荷集，您现在可以通过从载荷类型 列表中选择合成 选项来指定相对于给定点的总力和力矩，从而更轻松地应用合成载荷，而无需施加人为约束或者对实际载荷分布进行长时间的计算。此外，还可以控制载荷分布的假设形状。

新增各向异性材料的输入

线弹性材料 特征中添加了多个用于输入弹性常数的新选项：

正交各向异性材料现在可以通过七种不同晶系的晶体数据来描述：立方晶系、六方晶系、六常数三方晶系、七常数三方晶系、六常数正方晶系、七常数正方晶系和正交晶系。
支持横向各向同性材料的输入，从而减少此类材料的输入数量。
除弹性矩阵以外，一般各向异性材料现在还可以由其柔度矩阵表征。
 

使用晶系输入弹性数据的用户界面。

刚性连接件的功能改进

刚性连接件 是抽象建模的重要工具，例如在应用载荷和连接对象时非常有用，其功能在以下三个方面得到了增强：

现在可以断开选定的自由度，例如在局部坐标系给定的方向上执行此操作。利用此选项，您可以释放过多的约束并减少局部应力集中。
对于三维中的两点刚性连接件，可以自动抑制潜在的旋转奇点。
作为新的默认设置，由刚性连接件生成的自由度现在可以在研究序列中组合在一起，从而显著减少模型树中的节点数，使您可以更轻松地应用手动缩放实现收敛容差。同样的更改也适用于连接件 特征。
 

释放的自由度的影响。带内压的异径管末端有一个刚性连接件，如最左图的棕色面所示。通过使用标准公式，关于刚度的假设将保持半径不变，如中间图所示。在最右侧的图中，径向位移在刚性连接件中被释放。仍然可以在任何方向施加载荷或连接到其他域。

局部坐标系中的结果

现在，您可以通过添加局部坐标系结果 节点来轻松定义任意数量的局部坐标系，以计算结构力学 接口中的常用量。您可以在可用的变换量中找到应力、应变、位移和材料属性。

圆柱对称的几何在全局 x 方向和方位角方向上的直接应变。

弹性波的裂隙边界条件

弹性波，时域显式 物理场接口中新增的裂隙 边界条件用于处理两个具有不完全结合的弹性域。裂隙可以是弹性薄层、充满流体的层，或弹性材料的不连续性（内部边界），您可以使用多个选项来指定薄弹性域的属性。这种边界条件的典型应用是模拟无损检测 (NDT) 应用，例如检查脱层区域或其他缺陷的响应，或者模拟石油和天然气工业中波在断裂固体介质中的传播。

预定义的绘图

一般的预定义绘图功能为结构力学 接口带来了广泛的更新。预定义的绘图类似于默认绘图，二者的重要区别在于，前者不会添加到“模型开发器”中（除非用户选择这样做）。由于为每个研究生成的默认绘图的数量已明显减少，因此这样做是有利的。

此外，用户还将看到以下两项改进：

除了以前版本中的默认绘图以外，现在添加预定义的绘图 菜单还新增了多个有用的绘图。
您可以直接使用中间研究步骤（例如预应力动态分析中的加载步骤）的结果图。
 

“管路连接”模型中的 添加预定义的绘图窗口。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“声学模块”的用户提供了模拟声流 (Acoustic Streaming) 的功能，支持使用时域显式求解器计算对流声学中的流体流动效应，并为热黏性声学引入了集总扬声器边界条件。请阅读以下内容，进一步了解这些更新及其他新增功能。

声流仿真

声流 (Acoustics Streaming) 是由声场引起的流体流动，在微流体和芯片实验室系统中非常重要，其应用包括粒子处理、流体混合，以及微流体泵等。6.1 版本中新增的声流功能用于计算声场在流体中引起的力、应力和边界滑移速度，以产生流场。

新版本添加了两个新的多物理场接口用于声流仿真：压力声学声流 和热黏性声学声流。当您添加其中任何一个接口时，软件会自动创建两个多物理场耦合：声流域耦合 与声流边界耦合，将频域声场与稳态或瞬态流体流动相耦合。您可以在以下教学案例中查看这些新的多物理场功能：

“案例库”标题：acoustic_microfluidic_pump
“案例库”标题：acoustic_streaming_microchannel_cross_section
从“案例下载”页面下载：玻璃毛细管中的声阱和热声流三维模型
从“案例下载”页面下载：声流体阱中的光声泳效应
 由于辐射力和玻璃毛细管中的流体流动，粒子在声阱中移动。其中，小粒子的运动主要由黏性曳力控制。

声学微流体泵内的流线和速度大小（对数刻度），由尖锐边缘处产生的强声流驱动。

“对流声-结构相互作用，时域显式”的稳态背景流仿真

新功能可以使用时域显式公式为大型瞬态模型模拟对流声-结构相互作用（存在稳态背景流时的振动声学）。为此，新版本添加了两个新的多物理场耦合：对流声-结构边界，时域显式 和对，对流声-结构边界，时域显式，用于耦合对流波动方程，时域显式 与弹性波，时域显式 接口。流体域和固体域之间的边界（或对选择）上添加了这些条件。如使用压电换能器的超声波流量计模型所示，常见的应用是对流量计系统进行建模。超声波流量计中声信号在对称平面上的传播，其中包含全耦合的物理场设置，包括压电换能器、匹配层和背衬层以及背景流。

用于热黏性声学的集总扬声器边界

现在，您可以使用集总扬声器边界 和内部集总扬声器边界 特征在频域和时域中分析热黏性声学。这完善并扩展了压力声学 接口中的现有边界条件。借助这些边界条件，您可以更轻松地在热黏性声学中使用混合集总有限元法 (FEM) 表示来设置和模拟微型扬声器。对于微型换能器来说，由于在预期的频率范围以外会发生破碎效应，集总表示通常在较大的频率范围内是准确的。在时域中，可以通过 CMS(x)、BL(x) 或 RMS(v) 等大信号参数来包含非线性效应。

集总扬声器边界条件的 设置窗口，用于通过 Thiele-Small 表示对智能手机的微型扬声器进行建模。

热黏性声学中的集总端口

热黏性声学，频域 接口中添加了集总端口 特征。该特征可以将波导或管道入口/出口连接到集总表示元件；这可以是电路 接口（集总电声表示）、通过转移矩阵定义的二端口网络或波导的集总表示。总之，它可以将波导的末端与具有给定声学集总表示的外部系统相耦合。当使用集总端口表示时，假设只有平面压力波（(0,0) 模式）在声波导中传播，确保在数学和物理上对包含热黏性边界层的波导实现一致的耦合。

热黏性声学，频域接口中 集总端口条件的设置，其中耦合了平衡电枢换能器突出部分的二端口表示，以对测试系统进行建模。

热黏性-热弹性力学多物理场耦合

通过包含更详细的阻尼描述，新功能可以准确模拟 MEMS 器件的振动响应。您可以使用两个新的多物理场接口来模拟与热弹性力学耦合的热黏性声学（分别用于频域和时域）：热黏性声-热弹性力学相互作用，频域 和热黏性声-热弹性力学相互作用，瞬态 接口。当添加任一接口时，模型中都会包含热黏性声学、固体力学 和固体传热 接口，并包含热弹性力学 和新的热黏性声-热弹性力学边界 多物理场耦合。新的多物理场接口将固体域中的位移和温度场与流体域中的压力、速度和温度的声学变化进行耦合，其公式依赖于所有场的扰动格式。您可以在预应力微镜振动：热黏性-热弹性力学耦合教学案例中查看这些新的多物理场功能。

600 Hz 振动模式下，微镜结构和周围空气域中的温度扰动。

弹性波的裂隙边界条件

弹性波，时域显式 物理场接口中新增的裂隙 边界条件用于处理两个具有不完全结合的弹性域。裂隙可以是弹性薄层、充满流体的层，或弹性材料的不连续性（内部边界），您可以使用多个选项来指定薄弹性域的属性。这种边界条件的典型应用是模拟无损检测 (NDT) 应用，例如检查脱层区域或其他缺陷的响应，或者模拟石油和天然气工业中波在断裂固体介质中的传播。您可以在角钢梁无损检测模型中查看此特征的应用演示。

使用新的 裂隙边界条件模拟的弹性波在缺陷处的反射和衍射。

时域显式接口的性能改进

一些重要的求解器性能改进，以及物理场方面的公式改进，适用于所有时域显式声学接口。当使用基于间断伽辽金 (dG) 方法的时域显式声学接口运行仿真时，COMSOL Multiphysics® 现在支持求解超过 20 亿个自由度 (DOF) 的模型。

“压电波，时域显式”接口

在使用时域显式方法运行涉及压电效应的模型时，对于问题的静电部分，现在有一种新的时间步进策略可以提高性能。此外，在集群架构上求解大型压电时域显式模型时的性能也得到了提升。压电多物理场依赖于混合 dG 代数有限元公式，它现在具有与纯 dG 时域显式问题相同的性能。举例来说，使用压电换能器的超声波流量计模型（现在具有较细化的网格，解析双倍频率）需要求解 75,600,000 个自由度，其中包含 3700 个代数有限元自由度（压电域中的电压），在集群架构的八个节点上运行时，速度提升高达 35%。

“压力声学，时域显式”接口

阻抗 边界条件现在使用改进的数值通量公式来提高稳定性，以确保硬声场边界和软声场边界都产生稳定解。此外，还添加了两个新的条件来模拟转移阻抗设置：内部阻抗 和对，阻抗。这两个条件也都利用了阻抗条件中改进的数值通量。

与压力声学，时域显式 接口一起求解常微分方程组 (ODE) 时，性能也有所提升，这在时域中模拟频率相关的阻抗条件时非常有用。您可以在具有频率相关阻抗的全波时域室内声学教学案例中查看相关示例。

带有 7 kHz 载波信号的高斯脉冲在房间内的传播。该模型求解 2.2x109 个自由度 (DOF)，并包含用于模拟频率相关吸声天花板的常微分方程。

“弹性波，时域显式”接口

在二维和二维轴对称模型中，重新制定了基本方程的公式，使其在这些特定情况下更加有效。在二维模型中，新增了一个选项来包含或排除面外分量的计算。包含这种计算时，该表征为 2.5 维公式；否则为平面-应变公式。在二维轴对称模型中，总是排除面外分量。例如，地震波在地球内部的传播模型中求解的自由度数已从 17.2x106 减至 12.2x106。在同一台工作站上，该模型的计算时间已从 15 小时 40 分钟缩短为 12 小时 20 分钟。

“压力声学，频域”中新增转移矩阵耦合边界条件

压力声学，频域 接口中新增的转移矩阵耦合 边界特征用于使用转移矩阵表示来耦合两个边界（源和目标）。转移矩阵是用于连接两个边界的物理域的简化或集总表示，其中有两个选项，一个是逐点耦合，另一个是集总表示，您可以在使用声转移矩阵分析柴油颗粒滤清器模型中进行查看。

转移矩阵耦合特征的设置，用于通过简单的表示来模拟柴油颗粒滤清器。

用于“压力声学，瞬态”的集总扬声器边界和内部集总扬声器边界

压力声学，瞬态 接口中添加了集总扬声器边界 和内部集总扬声器边界 条件，用于模拟混合集总和有限元扬声器设置。这是对压力声学，频域 接口中已有特征的补充，在边界条件与电路 接口之间建立了耦合，以便建立能够以简化方式包含大信号参数（如 CMS(x)、BL(x) 或 RMS(v)）的模型。软件为轴向位置和速度提供预定义的全局变量。您可以在具有非线性大信号参数的集总扬声器驱动器瞬态分析模型中查看此功能的应用演示。

内部集总扬声器边界条件的设置，并显示由于非线性大信号参数而在扬声器驱动器中产生的谐波。

热黏性边界层阻抗特征中的热条件得到扩展

热黏性边界层阻抗 特征中添加了新的导热壁 选项，可以使用有限或无限厚度的壁的不同分析表示来模拟非理想的热壁条件。此外，还提供了新的变量用于计算边界层中的综合耗散和传输能量（包括对流项）。这些变量不仅在耗散建模中有用，在模拟加热时也非常有用。

压力声学的多孔层阻抗选项

阻抗 边界条件中的多孔层 选项已更新，新的选项可用于处理阻抗对入射角的依赖性。入射角可以是表面的法线，也可以设置为特定的角度或方向。自动 选项可以指派有效的入射角，这对具有扩散声场的室内声学仿真很有帮助。

用于声学物理场的“物理场控制网格”

物理场控制的网格生成已扩展到更多声学 接口。物理场控制网格会生成良好的满足最佳网格划分操作的初始网格，例如，可以解析波现象和边界层。新版本为以下接口添加了物理场控制的网格：

压力声学，边界元
压力声学，基尔霍夫-亥姆霍兹
压力声学，渐近散射
压力声学，时域显式
非线性压力声学，时域显式
弹性波，时域显式
热黏性声学，频域
热黏性声学，瞬态
 

压力声学，时域显式接口模型中使用的物理场控制网格的设置。

基于基尔霍夫-亥姆霍兹内核的计算加速

现在，依赖于基尔霍夫-亥姆霍兹积分计算的特征比 6.0 版本快 50% 左右；具体的加速情况取决于硬件和绘图的复杂程度（复杂程度越高，获得的增益越大）。受益于这些改进的一项特征是在压力声学中用于在结果中绘制外场的外场计算。

实际的计算时间在于基尔霍夫-亥姆霍兹积分内核的计算。因此，在使用高频声学接口压力声学，渐近散射 和压力声学，基尔霍夫-亥姆霍兹 时，这些改进（以及它们对外场计算 特征的影响）尤为重要。举例来说，在潜艇高频渐近散射教学案例中，最终绘图散射声压级 的计算时间减少了 25%。

使用高频方法模拟潜艇周围的散射压力场，其中用基尔霍夫-亥姆霍兹表示法使计算速度提高了 25%。

射线声学功能改进

通过方法调用导出气球数据

敞开式音箱中的扬声器驱动器模型现在包含方法 和方法调用，可以按适合未来使用的格式导出扬声器辐射数据（气球图）。这个例子演示如何使用“App 开发器”中提供的工具通过方法进行自定义导出。在小型音乐厅声学分析教学案例中，导出的气球数据还用于定义带方向性的源 特征。

方法调用的设置，用于导出扬声器模型中的辐射气球数据。

伪随机数生成算法得到改进

射线声学 接口包含多个依赖于伪随机数生成 (PRNG) 的特征，例如一定条件下的射线-边界相互作用和边界处的漫反射或各向同性散射。针对此类特征，新版本对伪随机数生成器的调用进行了广泛的审核和修订。新的表达式更不可能在本应不相关的随机数之间产生相关性，这包括作用于不同射线的随机边界条件之间，以及随机生成的矢量分量之间不必要的相关性。

“在解中仅存储累积变量”的选项

根据您的应用，累积变量（例如边界上的声压级）可能比单个射线的位置和方向更有价值。为了减小文件的大小，您现在可以选择仅在解中保留累积变量，而放弃与射线相关的自由度。

从外场释放

从外场释放 特征现在可以从压力声学，基尔霍夫-亥姆霍兹 和压力声学，渐近散射 接口中拾取外场。此外，该特征现在还支持在一次参数化扫描中求解多个频率。

流致噪声的功能改进

气动声学流动源耦合 多物理场特征现在允许从新的分离涡模拟 流体流动接口中获取流动源。大涡模拟 流体流动接口添加了多个新特征，包括入口的合成湍流选项。如需获取更多详细信息，请参见 CFD 模块更新。此外，超压项现在也包含在 Lighthill 应力张量中；例如，这些项可以描述在源区域发生强非线性效应或流动仿真中存在热源的情况下，与线性等熵特性的偏差。

固体力学接口 - 一维

现在，固体力学 接口可用于一维和一维轴对称组件，其基本功能无需使用附加产品。在横向上，您可以选择平面应力、平面应变和广义平面应变的不同组合。在电池建模、声学和热-结构相互作用等方面，可以使用多种多物理场应用，其中一维模型对于洞察各种物理现象很有帮助。请注意，电池中的插层应变功能已包含在“电池模块”中。对于更高级的建模，可以使用“结构力学模块”、“MEMS 模块”、“多体动力学模块”或“声学模块”提供的附加特征。

新的装配连接方法

新版本添加了 Nitsche 方法，可以强制使装配中的边界之间具有连续性。与经典的逐点约束相比，这种方法有两个重要的优势：

当两侧的网格不共形时，可以明显减少解中的局部扰动。
不添加任何约束，因此无需消除约束，这一过程不仅对数值敏感，有时还需要耗费很大的计算量。
新增各向异性材料的输入
线弹性材料 特征中添加了多个用于输入弹性常数的新选项：

正交各向异性材料现在可以通过七种不同晶系的晶体数据来描述：立方晶系、六方晶系、六常数三方晶系、七常数三方晶系、六常数正方晶系、七常数正方晶系和正交晶系。
支持横向各向同性材料的输入，从而减少此类材料的输入数量。
除弹性矩阵以外，一般各向异性材料现在还可以由其柔度矩阵表征。
 

使用晶系输入弹性数据的用户界面。

局部坐标系中的结果

现在，您可以通过添加局部坐标系结果 节点来轻松定义任意数量的局部坐标系，以计算结构力学 接口中的常用量。您可以在可用的变换量中找到应力、应变、位移和材料属性。

预定义的绘图建议

功能区的结果 选项卡的添加预定义的绘图 菜单中添加了多个预定义的声学绘图。新的预定义绘图会自动为多种情况设置有用的绘图，包括多物理场配置图，可以显示耦合压力和热黏性声学或压力声学和多孔弹性波模型的压力或声压级，等等。此外，在求解基于间断伽辽金时域显式公式的模型时，您还可以添加单元波时间尺度图，这有助于识别会限制内部时间步进的有问题的网格区域。

求解器建议的功能改进

新版本添加了多个新的迭代求解器建议，并对现有求解器建议进行了改进。请记住在研究中选择将求解器重置为默认设置，以获取最新的求解器配置和求解器建议更新。其中最重要的更新如下：对于压力声学，频域 模型，改进了基于移位拉普拉斯方法的建议迭代求解器，以加快收敛速度​​。例如，汽车车厢声学 - 频域分析模型在 3 kHz 下进行分析时，现在的求解时间是 1 min 39 s，而不是 2 min 19 s（与 6.0 版本中的时间相同）；在 4 kHz 下求解时，时间为从 5 min 13 s 缩短至 3 min 31 s。

对于热黏性声学，基于域分解 (DD) 方法的迭代求解器建议已得到改进，现在可以使用最新的求解器技术。正因为如此，该求解器现在通常是求解较大模型的不错选择。有关比较不同求解器的示例，请参见“案例下载”中的穿孔板的转移阻抗模型。

新版本添加了专用的迭代求解器建议，用于求解扬声器和其他换能器等三维电振动声学模型。特别是在使用洛伦兹耦合 或磁机械力 多物理场耦合将声学（压力和/或热黏性声学）、结构（实体和/或壳）与磁场 物理场接口进行耦合时，软件可以给出有效的迭代求解器建议。请参见扬声器驱动器 - 频域分析（三维）或平衡电枢换能器教学案例，获取更多相关示例。

新的和更新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“声学模块”引入了多个新的和更新的教学案例。

声学微流体泵

声学微流体泵内的流线和速度大小（对数刻度），由尖锐边缘处产生的强声流驱动。图像放大了泵的一个截面。

微通道横截面中的声流

微流体通道二维横截面中的声流模型。通道中的颗粒受到辐射力和黏性曳力的影响。流动模式显示了四个经典的瑞利流动。

玻璃毛细管中的声阱和热声流三维模型

由压电换能器驱动的玻璃毛细管中的声阱模型。粒子运动是由声辐射力和流体流动的黏性曳力造成的。

家庭住宅声学分析

使用 声学扩散方程接口计算的住宅内的稳态声压级分布，其中使用射线声学来确定通过窗户向外的辐射。

预应力微镜振动：热黏性-热弹性力学耦合

具有详细热黏性阻尼建模的预应力振动微镜模型，显示了 600 Hz 振动模式下，微镜结构和周围空气域中的温度扰动。

具有非线性大信号参数的扬声器驱动器集总模型瞬态分析

该教学案例演示如何在简化的扬声器分析中包含某些集总组件的非线性（大信号）特性，其中使用等效电路对机械和电气系统进行建模。

使用压电换能器的超声波流量计

超声波流量计中声信号在对称平面上的传播，其中包含完全耦合的物理场设置，包括压电换能器、匹配层和背衬层，以及背景流。

角钢梁无损检测

角钢梁无损检测 (NDT) 设置显示了弹性波在小缺陷处的反射和衍射，通过 裂隙边界条件进行建模。

敞开式音箱中的扬声器驱动器

“ 敞开式音箱中的扬声器驱动器”教学案例经过了扩展，现在包含一个简短的方法，通过方法调用可以轻松导出扬声器辐射气球。

小型音乐厅声学分析

“小型音乐厅声学分析”教程已得到扩展，现在包含从扬声器气球数据导入的具有方向性的源。

4.3 型人耳模拟器

P.57 4.3 型全频带人耳模拟器的模型，其中包含耳道的几何形状和 ITU-T P.57 标准中定义的耳廓。此外，该模型还包含耳鼓阻抗的插值数据，以确保人耳具有正确的声学属性。

扬声器驱动器 - 频域分析（三维）

使用新的全耦合迭代求解器在三维中求解的扬声器驱动器。图中显示 4 kHz 时的驱动器位移和压力分布。

声音分区的拓扑优化（考虑声-结构相互作用）

涉及声-结构相互作用的声音分区的拓扑优化。该方法基于混合公式，针对设计域中给定的材料体积分数对声音的传输损耗 (STL) 进行优化。

静电扬声器驱动器

静电扬声器驱动器的声辐射。

简单的热声引擎

简单热声发动机的教学案例，其中包含一个将热能转换为声能的热堆。本例使用线性热黏性声学和完整的 CFD 公式建立和求解模型。

瞬态声压级

本教程演示如何为瞬态信号实现三种不同的声压级度量。

平衡电枢换能器

本模型是平衡电枢换能器（在某些行业也称为 接收器）的完整电振动声学仿真，这是一种高性能微型扬声器，常用于助听器和其他入耳式音频产品。模型已得到更新，您现在可以使用新的高效求解器来求解耦合多物理场问题。

管和耦合器测量设置的转移矩阵

管-耦合器测试系统的压力场。本例使用两个端口条件来自动提取系统的转移矩阵表示。

超声波汽车停车传感器

本教程演示如何计算超声波汽车停车传感器换能器的响应。然后将该换能器的远场辐射方向图用作射线声学模型的源，以研究给定的停车场景。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“CFD 模块”的用户提供了新的分离涡模拟 接口，在多孔域中使用雷诺平均纳维-斯托克斯 (RANS) 湍流模型的功能，并添加了新的接口用于模拟高马赫数流动中的化学物质传递和反应。请阅读以下内容，进一步了解 CFD 的更新功能。

分离涡模拟接口

新的分离涡模拟 (DES) 接口采用了 RANS 与大涡模拟 (LES) 的混合公式，其中 RANS 用于边界层，而 LES 则用于其他位置。这种方法的好处是：与纯 LES 方法相比，它需要的边界层网格密度较小，从而可以极大地减少求解模型方程时的内存需求和计算时间。在某些情况下，这种计算性能的提高只对精度有很小的影响。DES 接口将 Spalart-Allmaras 湍流模型与 LES 模型相结合：基于残差的变分多尺度 (RBVM)、基于残差的含黏度变分多尺度 (RBVMWV) 或 Smagorinsky。Spalart-Allmaras 中可以使用低雷诺数或自动壁处理等方法对壁附近的流动进行建模。

流体从左向右流经障碍物。靠近实体壁的粉色区域（顶部和底部）自动使用 Spalart-Allmaras 湍流模型，而其他位置则使用 LES。

多孔域中的 RANS 湍流模型

许多系统都涉及开放域和多孔域的组合，例如过滤器和催化转化器。对于这些系统，在开放域和多孔域中都使用 RANS 湍流模型往往很有帮助。多孔介质湍流模型 列表中现在包含三个公式选项：Nakayama-Kuwahara、Pedras-de Lemos 和默认（结合了其他两个模型）。此特征现在可以在以下接口中使用：

湍流，k-ε
湍流，Realizable k-ε
湍流，低雷诺数 k-ε
湍流，k-ω
湍流，SST
湍流，v2-f
 

空气过滤器前端的流速以及流经过滤器的速度流线，流线颜色表示压力场。过滤器的背面由矩形栅格结构（白色）支撑。

高马赫数反应流接口

现在，可以在浓溶液和稀溶液实现高马赫数流动与化学物质传递和反应的耦合。在“模型向导”的化学物质传递 分支下，高马赫数反应流 接口包含两个变体，可以将完全可压缩流与稀物质传递 或浓物质传递 接口（需要“化学反应工程模块”许可证）相结合。这些接口通常用于模拟气相传输和反应。此外，借助新的功能，您还可以选择使用“化学反应工程模块”中提供的化学 特征来管理复杂的化学反应机制。

一枚火箭穿过球形溶质云。流动产生的钻石型驻波会影响云中的溶质浓度。

用于多相流耦合的多相材料

对于两相流，水平集、两相流，相场 和 三相流，相场 多物理场耦合，您现在可以选择包含来自多相材料 节点的有效材料属性（具有内置的混合规则）。当这些多物理场接口与其他物理场（例如传热或静电）耦合时，这一点尤其有效，原因是多相材料将使用适当的混合规则来处理非流体材料属性。在旧版本中，这需要您根据每个液相的体积分数编写用户定义的表达式，才能计算每个物理场接口中使用的有效材料属性。

泰勒锥模型中的液-气界面。作用于薄流体-流体界面上的电场引起的静电力使液体发生位移。其中通过多相材料计算 静电接口中使用的相对介电常数。

新的“多孔介质中的水平集”接口

新的多孔介质中的水平集 接口包含多孔介质 特征，可以链接到多孔材料 节点中给出的孔隙率定义。此特征在水平集 和 Brinkman 方程，两相流，水平集 多物理场接口中提供。您可以在新的风力发电机叶片的树脂传递模塑教学案例中查看这些特征的应用演示。

多孔介质中的水平集接口中新增的 多孔介质特征。

无弹性非牛顿材料属性组

新版本为所有可用的无弹性非牛顿模型添加了专门的材料属性组，每个材料属性组都包含所有必要的材料参数和表观黏度表达式，并从流体流动 接口获取剪切速率，以通过同步规则来定义流体的动力黏度。因此，可以通过将相应的材料属性 组作为子节点添加到材料节点来直接选择无弹性非牛顿模型。

相 节点的设置。请注意，本例在 材料节点中直接选择了非牛顿模型。

CFD 的性能得到提升

许多 CFD 应用使用的对称耦合 Gauss-Seidel (SCGS) 方法现在具有更好的默认设置，在很多情况下可以减少 30% 的 CPU 时间。此外，采用集群计算的多重网格求解器的内存需求已减少多达 25%。

采用 LES 计算的跑车周围的流动剖面。在流-固耦合 (FSI) 分析中，使用流场和压力场来计算侧视镜和车门上的力。

含物质传递的分散两相流

新的含物质传递的分散两相流 接口极大地增强了模拟两相流中化学物质传递和反应的能力。这个新的多物理场接口描述了由连续液相中的液滴或气泡组成的两相之间的化学物质传递，可用于对分离过程进行建模，例如液-液萃取和工艺废气的湿式洗涤。这种两相系统在散装和精细化工行业都很常见。

薄屏障多物理场耦合

多孔介质多相流 接口包含新的薄屏障 多物理场耦合的可选项，可以添加一个薄层作为所有相的流场的阻力，而无需沿该层的厚度方向进行网格划分。

黏性耗散的热壁函数得到增强

非等温流动 耦合的传热湍流 设置中新增了热壁函数 设置，可用于 RANS 湍流模型。其中包含两个选项：标准，适用于大多数配置；壁上的高黏性耗散，可以分析边界层中的黏性耗散。在分析快速的内部流动时，尤其是在狭窄路径或流体非常黏稠的情况下，这是获得准确结果的必要选项。

新的和更新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“CFD 模块”引入了多个新的和更新的教学案例。

风力发电机叶片的树脂传递模塑

树脂传递模塑 (RTM) 过程建模。图中显示风力发电机叶片中的树脂体。
 
跑车车门上的流-固耦合

基于 LES 分析的跑车侧门上的侧视镜周围的流线型图案。

ONERA M6 机翼上的跨音速流

本例使用 高马赫数流动，Spalart-Allmaras 接口查找机翼上的马赫数分布。
 
山丘三维几何的大涡模拟

山丘三维模型上的湍流用沿表面的瞬时流线表示。
 
三相混合器（需要“搅拌器模块”）

搅拌混合器中轻颗粒（蓝色）和重颗粒（红色）的流线和体积分数。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“聚合物流动模块”的用户引入了多相流耦合的材料、无弹性非牛顿材料属性组和非等温黏弹性流动仿真。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

多相流耦合器的多相材料

两相流，水平集、两相流，相场 和三相流，相场 的多物理场耦合有一个新选项，可以从多相材料 节点获得有效材料属性（具有内置的混合规则）。当这些多物理场接口与其他物理场（例如传热或静电）耦合时，这一点尤其有效，原因是多相材料将使用适当的混合规则来处理非流体材料属性。在以前的版本中，这需要您根据每个液相的体积分数编写用户定义的表达式，才能计算每个物理场接口中使用的有效材料属性。您可以在现有的非牛顿狭缝式涂布 - 二维和橡胶注射成型模型中查看这一新特征的应用演示。

用于计算两相非等温流动模型有效材料属性的 混合规则表。材料属性与温度和转化率有关。

无弹性非牛顿材料属性组

新版本为“聚合物流动模块”中的大多数无弹性非牛顿模型添加了专门的材料属性组。每个材料属性组都包含所有必要的材料参数和表观黏度表达式，并从流体流动 接口获取剪切速率，以通过同步规则来定义流体的动力黏度。因此，可以通过将相应的材料属性 组作为子节点添加到材料节点来直接选择无弹性非牛顿模型。您可以在以下模型中查看这一新特征的应用演示：

slot_die_coating2d
rubber_injection_molding
power_law_mixer
 

相节点的设置。请注意，本例在 材料节点中直接选择了非牛顿模型。

非等温黏弹性流动

黏弹性流动 接口中的流体属性 节点现在包含一个选项，可以使用一组预定义的热函数来指定材料属性的温度依存性。

新的非等温流动 多物理场耦合可用于耦合黏弹性流动 和流体传热 接口。如果选中了包含不可逆损失 复选框，软件会分析与不可逆损失引起的加热相对应的热源。新的非等温流动，黏弹性流动 接口包含黏弹性流动 和流体传热 接口以及非等温流动 多物理场耦合。

黏弹性流动在模具中的非等温流动期间的温度分布。

“水平集”接口功能改进

在水平集 接口中，新增的多孔介质 特征可以链接到多孔材料 节点中给出的孔隙率定义。默认情况下，Brinkman 方程，两相流，水平集 多物理场接口和新的多孔介质中的水平集 接口包含这一新特征。您可以在新的风力发电机叶片的树脂传递模塑模型中查看这一改进。

多孔介质中的水平集接口中新增的 多孔介质特征。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“聚合物流动模块”引入了一个新的教学案例。

风力发电机叶片的树脂传递模塑

注入树脂 30 分钟后风力发电机叶片的速度场和树脂体积分数。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“微流体模块”的用户引入了无弹性非牛顿属性组、用于多相流耦合的材料和新的多孔介质中的水平集 接口。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

用于多相流耦合的多相材料

对于两相流，水平集、两相流，相场 和 三相流，相场 多物理场耦合，您现在可以选择包含来自多相材料 节点的有效材料属性（具有内置的混合规则）。当这些多物理场接口与其他物理场（例如传热或静电）耦合时，这一点尤其有效，原因是多相材料将使用适当的混合规则来处理非流体材料属性。在旧版本中，这需要您根据每个液相的体积分数编写用户定义的表达式，才能计算每个物理场接口中使用的有效材料属性。以下现有模型演示了这一新特征：

capillary_fillingls
electrocoalescence
inkjet_nozzle_ls
rising_bubble_2daxi
droplet_breakup
three_phase_bubble
泰勒锥模型中的液-气界面。作用于薄流体-流体界面上的电场引起的静电力使液体发生位移。其中通过多相材料计算 静电接口中使用的相对介电常数。

无弹性非牛顿材料属性组

新版本为所有可用的无弹性非牛顿模型添加了专门的材料属性组，每个材料属性组都包含所有必要的材料参数和表观黏度表达式，并从流体流动 接口获取剪切速率，以通过同步规则来定义流体的动力黏度。因此，可以通过将相应的材料属性 组作为子节点添加到材料节点来直接选择无弹性非牛顿模型。

相材料节点的设置。请注意，本例在 材料节点中选择了非牛顿模型。

多孔介质中的水平集

在水平集 接口中，新增的多孔介质 特征可以采用多孔材料 节点中给出的孔隙率定义。新的多孔介质中的水平集 接口默认包含这一新特征。您可以在新的风力发电机叶片的树脂传递模塑模型中查看此更新：

多孔介质中的水平集接口中新增的 多孔介质特征。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“多孔介质流模块”的用户提供了新的物理场接口用于分析多孔介质多相流，新增了定义相变表达式的功能，并增强了裂隙流动建模功能。您可以在两个新的教学案例中查看新的多相流接口和相变功能的应用演示。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

新的“多孔介质中的水平集”接口

新的多孔介质中的水平集 接口包含多孔介质 特征，可以链接到多孔材料 节点中给出的孔隙率定义。此特征在水平集 和 Brinkman 方程，两相流，水平集 多物理场接口中提供。您可以在新的风力发电机叶片的树脂传递模塑教学案例中查看这些特征的应用演示。

多孔介质中的水平集接口中新增的 多孔介质特征。

用户定义的相变

在多孔介质传热 接口中，相变材料 子节点现在包含一个选项，可以引入用户定义的相变函数，使您能够使用来自测量数据的准确相变描述。您可以在新的半无限土柱的相变 - Lunardini 解和现有的冻土夹杂物教学案例中查看此特征的应用演示。

相变特征的设置，以通过用户定义的相变函数对冻土夹杂物的融化进行建模。

裂隙的处理得到改进

在达西定律 和裂隙流 接口中，现在使用裂隙 节点的相特定属性来定义裂隙，其中包含一个描述流体（例如气体、液体或理想气体）的流体 子节点，以及一个说明裂隙属性（例如孔隙率或导水系数）的裂隙材料 子节点。在裂隙 设置中，您可以将流动描述为达西流（慢）或非达西流（快），其中还提供了新的线性储水 模型选项。在达西定律 接口中，您可以选择裂隙是否具有高传导性（如开放通道），或者是否可以用薄屏障来表示。

此外，裂隙 节点也已添加到裂隙中的稀物质传递 和多孔介质中的稀物质传递 接口中，并与多孔介质传递的其他裂隙节点一致。您可以在现有的活性炭芯陶瓷滤水器教学案例中查看这些改进功能。

达西定律和 多孔介质中的稀物质传递接口中新设计的 裂隙特征。设置窗口显示 达西定律接口中该特征的新选项。

薄屏障多物理场耦合

多孔介质多相流 接口包含新的薄屏障 多物理场耦合，此特征为可选项，可以添加一个薄层作为所有相的流场的阻力，而无需沿该层的厚度方向进行网格划分。

新增用于多孔介质多相流的 薄屏障多物理场耦合功能。

新的预定义绘图

现在，用户可以在计算研究后添加由物理场接口预定义的绘图。从结果 部分的工具栏中打开新的添加预定义的绘图 窗口后，您可以从许多预定义的绘图中进行选择。可用的绘图以树状结构进行组织，您可以很方便地在其中使用添加绘图 按钮来选择要添加的绘图。

新的预定义绘图显示“陶瓷滤水器”模型的压力和速度。

气候数据：ASHRAE 2021

用户可以从定义 > 共享属性 下的环境属性 节点定义温度、湿度、降水量和太阳辐射等环境属性。除了可以添加用户定义的气象数据以外，您还可以参考“美国采暖、制冷与空调工程师学会”(ASHRAE) 提供的手册中的值，根据每月和每小时的平均测量值计算出环境变量。ASHRAE 2021 手册中的气象数据已集成到 COMSOL Multiphysics® 中，其中包含来自全球 8500 多个气象站的环境数据。您可以在现有的木质框架墙的冷凝风险教学案例中查看这一新功能的应用演示。

本例使用 ASHRAE 2021 的天气数据来定义“木质框架墙的冷凝风险”模型中外部边界的热湿通量。

吸湿性多孔介质中水分输送的附加特征

为了简化模型定义，新版本中更新了水分流动 多物理场耦合，以便在 Brinkman 方程 接口计算的质量平衡中考虑水分输送 接口计算的蒸发率变量。此外，开放边界 和流入 边界条件现在可应用到与吸湿性多孔介质 处于活动状态的域相邻的外部边界。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“多孔介质流模块”引入了两个新的教学案例。

半无限土柱的相变 - Lunardini 解

一天、两天和三天后的温度曲线，图中显示了计算的解（线）和解析解（星号）。

风力发电机叶片的树脂传递模塑

本例使用 两相流，水平集，Brinkman 方程接口模拟风力发电机叶片的树脂传递模塑过程，结果显示树脂注入 30 分钟后的速度场和树脂体积分数。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“地下水流模块”的用户提供了增强的裂隙建模功能，使用户可以灵活地自行指定相变定义，并添加了两个新的教学案例。请阅读以下内容，进一步了解这些更新及其他新增功能。

气候数据：ASHRAE 2021

用户可以从定义 > 共享属性 下的环境属性 节点定义温度、湿度、沉淀和太阳辐射等环境属性。除了可以添加用户定义的气象数据以外，您还可以参考“美国采暖、制冷与空调工程师学会”(ASHRAE) 提供的手册中的值，根据每月和每小时的平均测量值计算出环境变量。ASHRAE 2021 手册中的气象数据已集成到 COMSOL Multiphysics® 中，其中包含来自全球 8500 多个气象站的环境数据。您可以在现有的冰川流动教学案例中查看这一新功能的应用演示。

本例使用 ASHRAE 2021 中的数据对整个冰川的温度场（等值面）进行建模，以定义 热通量和 表面对环境辐射等外部边界条件。

裂隙的处理得到改进

在达西定律 和裂隙流 接口中，现在使用裂隙 节点的相特定属性来定义裂隙，其中包含一个描述流体（例如气体、液体或理想气体）的流体 子节点，以及一个说明裂隙属性（例如孔隙率或导水系数）的裂隙材料 子节点。在裂隙 设置中，您可以将流动描述为达西流（慢）或非达西流（快），其中还提供了新的线性储水 模型选项。在达西定律 接口中，您可以选择裂隙是否具有高传导性（如开放通道），或者是否可以用薄屏障来表示。

此外，裂隙 节点也已添加到裂隙中的稀物质传递 和多孔介质中的稀物质传递 接口中，并与多孔介质传递的其他裂隙节点一致。您可以在现有的地热回灌和裂缝性储层中的流动教学案例中查看这些新的功能改进。

模型开发器显示 达西定律接口中 裂隙特征的新设计，相应的设置显示了用于裂隙流建模的新选项。

用户定义的相变

在多孔介质传热 接口中，相变材料 子节点现在包含一个选项，可以引入用户定义的相变函数，从而使您能够使用来自测量数据的准确相变描述。您可以在新的半无限土柱的相变 - Lunardini 解和现有的冻土夹杂物教学案例中查看此特征的应用演示。

相变特征的设置，以通过用户定义的相变函数对冻土夹杂物的融化进行建模。

薄屏障多物理场耦合

多孔介质多相流 接口包含新的薄屏障 多物理场耦合，此特征为可选项，可以添加一个薄层作为所有相的流场的阻力，而无需沿该层的厚度方向进行网格划分。

新增用于多孔介质多相流的 薄屏障多物理场耦合功能。

新的预定义绘图

现在，用户可以在计算研究后添加由物理场接口预定义的绘图。从结果 部分的工具栏中打开新的添加预定义的绘图 窗口后，您可以从许多预定义的绘图中进行选择。可用的绘图以树状结构进行组织，可以很方便地在其中使用添加绘图 按钮选择要添加的绘图。您可以在现有的杀虫剂在土壤中的运移和反应教学案例中查看这一新特征的应用演示。

现在为非饱和多孔介质中的有效饱和度提供了新的预定义绘图。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“地下水流模块”引入了两个新的教学案例。

半无限土柱的相变 - Lunardini 解

一天、两天和三天后的温度曲线，图中显示了计算的解（线）和解析解（星号）。

地质构造中的二氧化碳储存

地质构造中的二氧化碳储存仿真。仿真结束时（50 年后），整个地层（左）和地层顶部（右）的二氧化碳饱和度。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“管道流模块”的用户引入了新的多物理场耦合以分析通过管壁的热交换、“零件库”中新的参数化几何形状，以及管力学分析增强功能。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

管壁传热

新版本中添加一个可用于连接的新管壁传热 多物理场耦合：

使用传热 接口建模的域
使用管道传热 接口或非等温管道流 接口建模的边
现有的注塑模具冷却和辐射地板加热系统的地热回收模型演示了这一新特征：

冷却模具模型中的温度分布。

管几何形状库

新版本的零件库中添加了许多参数化的管几何形状：直管、弯头、异径管 和 T 型接头。例如，这些几何形状可用于通过流体流动 或结构力学 接口进行详细分析。这种三维模型可以通过管接头 或结构-管连接 多物理场耦合直接连接到管道流 接口或管力学 接口。

零件库中显示的新的管几何形状。
 

管系统中的速度分布。使用通过 管接头耦合与管相连的 流体流动接口对异径管进行建模。流体-域几何形状从零件库中获得。

管力学分析增强功能

新版本在管分析方面引入以下更新：

在管力学 接口中，您现在可以为弯管的柔度和应力指定校正因子。
现在，您可以输入一个缩小的壁厚来计算应力，例如用于分析腐蚀裕量。
 

两个弯管模型，分别显示应力（上）和位移大小（下）。
 

本例使用 固体力学和 管力学 接口模拟管在弯曲作用下的应力和变形，其中实体几何从零件库中获取。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“分子流模块”的用户提供了新的特征来识别反射对称平面以及应用扇区对称。请阅读以下内容，了解更新详细信息。

自由分子流的对称条件得到改进

自由分子流 接口中新增的对称 全局条件对以前版本中提供的平面对称 节点的功能进行了扩展。现在，您可以在二维中指定单个对称平面或两个正交平面；并在三维中指定一个、两个或三个对称平面，前提是所有平面都相互正交。

借助这一特征，您还可以在模型中应用扇区对称。这可以通过两种不同的方式来实现：在对称几何的单个扇区（或基本单元）的起始平面和结束平面中选择边界，或者当模型几何被假定为单个扇区的一半时，通过选择起始平面和反射平面来实现。

6 倍扇区对称的例子，通过 自由分子流接口进行建模。透明扇区不是模型几何图形的显式部分，而是通过扇区后处理获得。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“金属加工模块”的用户新增了用于钛合金建模的相变模型和接口，增强了钢相变建模功能，并添加了一个新的教学案例。请阅读以下内容，进一步了解“金属加工模块”的更新功能。

新增 α-β 相变接口

新的 α-β 相变 接口用于研究 α-β 钛合金（如 Ti-6Al-4V）的相变。将此接口添加到模型中时，会自动在“模型开发器”中创建多个与加热和冷却条件相关的金相 和相变 节点。此功能具有重要的应用；例如，可用于进行焊接仿真以及增材制造领域的仿真。

本例使用 α-β 相变物理场接口模拟由 α-β 钛合金制成的钛板的弧焊。

新增相变模型

此版本在相变 特征中添加了新的双曲率 相变模型，可用于分析 α-β 钛合金加热过程中 α 相的溶解情况等。

相变建模功能得到增强

您现在可以使用新的参数化 TTT 图 和参数化 TTT 图，固定指数 公式选项，进一步增强相变建模功能。通过这些新增功能，相变数据能够以时间-温度-转变 (TTT) 图曲线的形式输入，其中每条曲线都由三个时间-温度点和两个曲线形参数定义。参数化 TTT 图 选项位于相变 特征设置下，可用于 Leblond-Devaux、Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) 和 Kirkaldy-Venugopalan 相变模型。参数化 TTT 图，固定指数 选项仅适用于 Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) 相变模型。

用于 Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) 相变模型的 参数化 TTT 图公式选项。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“金属加工模块”添加了一个新的教学案例。

钛板焊接

本例使用一个由 α-β 钛合金制成的钛板模拟弧焊，结果显示焊接过程中，双椭球热源周围的等温线。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“传热模块”的用户新增了用于航天器热分析的建模工具，用于定义共享表面或表面对表面之间的连续性条件的多物理场耦合，以及全新的用于定义表面对表面辐射模型的工具。请阅读以下内容，进一步了解“传热模块”的各项更新。

航天器热分析

新的轨道热载荷 接口提供了预置特征用于模拟航天器上的辐射载荷，专用于绕地球运行的卫星受到的太阳和地球辐射。您可以使用此特征来包含航天器的辐射属性、轨道和方向、轨道机动和行星属性，经过计算并生成结果后，可以显示直接太阳辐射、反照率和行星红外通量，以及航天器不同部件之间的辐射传热。通过将此接口与传热接口结合使用，可以分析航天器固体部分的热传导情况。您可以在以下新模型中查看此特征的应用演示：

orbit_calculation
orbit_thermal_loads
spacecraft_thermal_analysis
 

卫星绕地球的运行轨道。轨道颜色表明卫星是否处于日食状态。航天器表面的颜色表示入射太阳辐射的大小。（地球图片来源：Visible Earth 和 NASA）

壳和域之间的热连接器

新的热连接 多物理场耦合用于定义两个温度场之间的连续性条件，分别由域传热接口和壳传热 接口进行计算。您可以在两个接口共享的边界，或者彼此相对的两个边界上设置此条件。连接器可用于通过边相互接触的壳、域界面共享的边界，或是域界面中面向其他边界的边界。这种多物理场耦合极大地简化了模型中域和壳接口之间的耦合。您可以在现有的叠片式散热器模型和以下新的教学案例中查看此特征的应用演示：

thermal_connection_by_edges
thermal_connection_by_facing_boundary
thermal_connection_by_sharedboundaries
 

电路板（域）和叠片式散热器（壳）的温度场，其连续性条件由 热连接器特征设置。

表面对表面辐射模型的验证工具

新版本提供了辅助定义表面对表面辐射模型的新工具。在模型设置过程中，现在将会把发射辐射方向显示在图形 窗口中，用不透明度控制 选项和灰色表面模型的符号表示。出现意外配置时，会显示警告符号。此外，在角系数计算过程中，可以选择进行验证以检测不一致的拓扑结构。这些工具可以大幅降低出现错误模型定义的风险，对于大型和复杂的几何构型尤其如此。您可以在新的表面对表面辐射的拓扑验证模型和以下现有模型中查看这些更新：

cavity_radiation
chip_cooling
heat_sink_surface_radiation
inline_induction_heater
light_bulb
parallel_plates_diffuse_specular_ray_shooting
parasol
potcore_inductor
thermal_annealing
tpv_cell
view_factor
petzval_lens_stop_analysis_with_surface_-_to_-_surface_radiation
 

模型几何图形，其中箭头表示发射辐射方向。感叹号（前面中间）表示未定义辐射方向的边界。

表面对表面辐射的功能改进

射线发射法已得到改进，现在即使采用粗化分辨率来计算角系数，也能检测到小表面。将该方法与分辨率自适应相结合，可以通过最佳射线数量来提高角系数精度。除此之外，对于所有角系数计算方法来说，用于定义变量和方程的表达式现在都已经过预处理，使其可读性得到了提高，并且在装配步骤中的计算速度也有所加快。以下模型演示了这些新的功能改进：

cavity_radiation
chip_cooling
heat_sink_surface_radiation
inline_induction_heater
light_bulb
parallel_plates_diffuse_specular_ray_shooting
parasol
potcore_inductor
thermal_annealing
tpv_cell
view_factor
petzval_lens_stop_analysis_with_surface_-_to_-_surface_radiation
 

模型中显示了海滩上的太阳热通量，其中有两个装有饮料罐的聚苯乙烯泡沫保温箱，并使用遮阳伞遮住其中一个保温箱，计算饮料罐随时间的温度变化。

注量率

在表面对表面辐射 接口中，现在可以添加注量率计算 节点，以选择必须计算注量率的域。注量率用于表示空间中的一个小物体所受到的辐射照射量（单位时间单位面积的辐射量）。比如，当您想要检查水净化反应器中的紫外线照射时，这个新特征非常有用。您可以在环形紫外反应器，透明水模型中查看这一新特征的功能演示。

充满准透明水的紫外反应器中的注量率。

气候数据：ASHRAE 2021

用户可以从定义 > 共享属性 下的环境属性 节点定义温度、湿度、沉淀和太阳辐射等环境属性。例如，除了可以添加用户定义的气象数据以外，您还可以参考“美国采暖、制冷与空调工程师学会”(ASHRAE) 提供的手册，计算每月和每小时的平均环境变量测量值。ASHRAE 2021 手册中的气象数据已集成到 COMSOL Multiphysics® 中，其中包含来自全球 8500 多个气象站的环境数据。

您可以在以下现有模型中查看这一新特征的应用演示：

condensation_electronic_device
isothermal_box
wood_wall_frame
 

英国格拉斯哥的一个气象站在一年中最热的日子里的最高温度（蓝色表示 2013 年；绿色表示 2021 年）显示，2013 年以后，测得的温度有所上升。数据来自 ASHRAE 天气数据。

黏性耗散的热壁函数得到增强

非等温流动 耦合的传热湍流 设置中新增了热壁函数 设置，可用于雷诺平均纳维-斯托克斯 (RANS) 湍流模型。其中包含两个选项：标准，适用于大多数配置；壁上的高黏性耗散，可以分析边界层中的黏性耗散。在分析快速的内部流动时，尤其是在狭窄路径或流体非常黏稠的情况下，这是获得准确结果的必要选项。新的零压力梯度二维平板模型强调了这一新特征的优势。

由靠近壁面的黏性耗散引起的温度分布（表面图）和速度方向（箭头）。绿色曲线表示边界层的极限 (99% U_inf)，青色曲线表示 x = 0.97 m 和 x = 1.9 m 处的速度剖面。

用于相变材料的用户定义相变函数

相变材料 特征中提供了用户定义 的相变函数，可以更准确地描述材料属性。借助此选项，您可以使用来自测量或材料数据库的准确相变描述。您可以在新的半无限土柱的相变 - Lunardini 解模型和以下现有模型中查看此更新：

continuous_casting_apparent_heat_capacity
cooling_solidification_metal
frozen_inclusion
isothermal_box
phase_change
 

最初冻结的域被加热一段时间的温度曲线。

吸湿性多孔介质中水分输送的附加特征

为了简化模型定义，新版本中更新了水分流动 多物理场耦合，以便在 Brinkman 方程 接口计算的质量平衡中考虑水分输送 接口计算的蒸发率变量。此外，开放边界 和流入 边界条件现在可应用到与吸湿性多孔介质 处于活动状态的域相邻的外部边界。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“传热模块”引入了多个新的教学案例。

轨道计算

一颗 1U 的立方体卫星在 400 km 高度的轨道和入射辐射，倾角为 50°，升交点经度为 0°。黑色的轨道轨迹表示日食。本例计算了来自所有环境源的总辐射和辐射载荷。

轨道热载荷

航天器轨道和入射辐射。地球表面的颜色表示反照率的大小。在轨卫星会承受太阳、反照率和行星红外 (IR) 载荷，其中反照率和行星红外会随纬度和经度发生变化。本例在多个轨道上计算卫星上的总辐射和通量。

航天器热分析

带有电子元件的卫星电路板的温度分布。本例在 轨道热载荷研究中预先计算直接太阳辐射、反照率和地球红外热负荷，然后在 轨道温度研究的多个轨道周期中重用这些数据。

板翅式换热器

板翅式换热器中的油流动和翅片温度。为了最大限度地提高传热效率，换热器由多孔铝基体制成，其中有热油流动。热量通过与多孔基体接触的铝翅片进行传导。这些翅片作为薄层进行建模，也就是说，它们的厚度没有绘制在几何图形中，但传热模型考虑了这一点。

零压力梯度二维平板

“零压力梯度二维平板”模型的温度分布（表面图）和速度方向（箭头），显示了湍流模型的特性以及边界层中的壁函数。

环形紫外反应器，光学透明水

充满准透明水的紫外反应器中的注量率，其中包含一个围绕圆柱形灯的环形流体区域。

热连接器教学案例

两个相似结构中温度场的比较图。底部结构在一个由不同的域组成的经典几何中计算，顶部结构作为域和壳的组合（使用 热连接器耦合连接）进行计算。

表面对表面辐射的拓扑验证

在用户界面上自动检测可疑的辐射方向定义。警告符号表示已识别出辐射设置不一致的边界。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“化学反应工程模块”的用户引入了新的包含传质的分散两相流 多物理场接口、用于填充床的缩芯模型选项，以及高级化学公式。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

包含传质的分散两相流

新的包含传质的分散两相流 接口极大地增强了模拟两相流中化学物质传递和反应的能力。这个新的多物理场接口描述了由连续液相和其中的液滴或气泡组成的两相之间的化学物质传递，可用于对分离过程进行建模，例如液-液萃取和工艺废气的湿式洗涤。这种两相系统在散装和精细化工行业都很常见。

萃取柱中被萃取溶质的浓度（左）和连续相速度场（右）。

用于填充床的缩芯模型

填充床的多相反应过程中，气相反应物与一种固体反应物经过反应生成另一种固体产物，通常可以由缩芯模型来描述。在这样的过程中，多相反应从固体颗粒的最外层开始。随着固体产物的形成，反应区向内朝着颗粒的中心移动，形成一个收缩的芯。填充床 特征现在包含一个缩芯模型 选项，描述固体反应物缩芯以及气相反应物通过固体产物外层的扩散。这有利于对一些过程进行建模，例如产生惰性灰层的固体燃料燃烧，以及在硅氧化过程中用硅产生氧化硅颗粒（石英）。

颗粒节点设置，其中显示设置为 缩芯模型的 颗粒类型。绘图中显示一氧化碳（蓝色）和二氧化碳（绿色）在不同的时步中，通过不断增长的还原铁矿石多孔层扩散到颗粒中未反应的铁矿石核心。

新的颗粒可视化功能

新的颗粒 图可以同时观察到溶液主体和多孔颗粒内部的反应物质。您可以使用新功能将颗粒或类似物体的流动显示为球体或三个正交的实心圆（切面）。

由球形催化剂颗粒组成的填充床反应器中反应物的浓度。

高级化学公式

现在可以使用更高级的公式来计算化学物质和化学反应。例如，封闭标记 ()、[] 和 {} 可以用来指示配位化合物的分子式中的结构单元。为了提高可读性，可以在反应式中使用简化名称表示整个物质或分子结构的一部分。在进行反应平衡时，会考虑完整的组分和电荷。

用 EDTA 从皮革废料中回收铬时，不同温度下 Cr-EDTA 复合物的形成。

属性计算的性能得到提升

在所有属性计算（例如密度和黏度）以及热力学属性（例如热容和蒸汽压）中，计算能力的性能提升都是显而易见的。以前将大部分求解时间用于执行属性计算的模型，现在的求解时间可以减少 30% 之多。

在系统中添加物质的功能得到改进
在数据库中搜索物质并将其添加到模型中的功能已得到扩展和改进。现在可以使用回车 (Enter) 键逐一添加从搜索中过滤的物质。此外，在添加物质后，不再需要重置过滤器。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“化学反应工程模块”引入了三个新的教学案例。

乙醇和水在酒杯中的蒸发

从一杯酒精体积含量为 15% 的葡萄酒中蒸发乙醇和水 200 s 后的速度场。

连续搅拌器

通过分析注入搅拌器的 50,000 个无质量颗粒的轨迹，评估了带有不对称位置叶轮的连续搅拌器内的混合过程。

苯甲酸在混合悬浮混合产物排出结晶器中的结晶

混合悬浮混合产物排出结晶器装置（左），以及产生最小和最大晶体的实验的晶体大小分布（右）。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“电池模块”的用户引入了新的接口用于对多个电池进行建模，新增了模拟电池层传热的功能，并添加了参数估计 研究步骤。请阅读以下内容，进一步了解这些更新及其他新增功能。

新的电池组接口

新的电池组 接口采用一对多的方法来设置多个集总电池模型，并在三维几何中连接它们。这个新增的接口通常与传热 接口一起使用，对电池组的热管理进行建模。此外，在此接口中还可以添加用于研究热失控传播问题的热事件。您可以在新的电池组中的热失控传播模型以及现有的圆柱电池组的热分布和液冷式锂离子电池组模型中查看这一新接口的应用演示。

电池组在热失控过程中的温度分布。

新增用于传热的电池层节点

通过使用传热 接口中的新电池层 域节点，可以用均质方法模拟电池单元各层中的传热，其中电池的各个层无需在计算网格中进行解析。热方程的均匀化可以通过使用根据电池层的配置以及层内和穿层方向的热导率定义的各向异性热导率张量来实现。您可以在新的电池组中的热失控传播模型和以下现有模型中查看此特征的应用演示：

lumped_li_battery_pack_6s2p
li_battery_pack_3d
li_battery_pack_designer
 

新的电池层节点用于设置多个圆柱形电池的传热属性。对于卷绕式（圆柱形）层配置，该节点可以创建自己的多圆柱坐标系，用于为电池单元中的各层指派不同的穿层和层内热导率。

电池模块现在包含参数估计

现在，“电池模块”许可证支持使用参数估计 研究步骤以及 BOBYQA、Levenberg-Marquardt 和 IPOPT 优化求解器。参数估计通常用于根据实验数据来确定电池模型的合适参数值。现有的瞬态集总电池模型的参数估计模型现在只需“电池模块”许可证即可运行。

本例使用实验电压数据作为输入，对集总电池模型进行参数估计（拟合）。

“装配对”边界的连续性条件得到改进

在边界的两侧使用不匹配的网格单元时，通常会使用装配对。例如，在复杂的三维几何中使用扫掠网格时，可能需要使用装配对。在新版本中，“装配对”边界的电势因变量（电极和电解质相）的连续性 边界条件在电流分布 接口以及锂离子 和二元电解质电池 接口的精度和数值稳定性方面得到了显著提升。

“电池模块”案例库中的“圆柱卷绕式电池”模型中各层之间的非匹配网格单元。

非理想物质活度系数

6.1 版本新增了使用德拜-休克尔理论对非理想电解质进行建模的功能。在此类电解质中，即使浓度的微小变化（在毫摩尔范围内）也可能导致物理量（例如 pH 值和电极平衡电位）发生可测量的变化。因此，在建模仿真中考虑非理想效应是电化学接口的重要补充功能。在新版本中，现在可以将这些效应包含在三次电流分布，Nernst-Planck 和稀物质传递 接口中。用户可以使用德拜-休克尔 物质活度公式或用户定义的表达式来定义活度系数。

属性计算的性能得到提升

在所有属性计算（例如密度和黏度）以及热力学属性（例如热容和蒸汽压）中，计算能力的性能提升都是显而易见的。以前将大部分求解时间用于执行属性计算的模型，现在的求解时间可以减少 30% 之多。

高级化学公式

现在可以使用更高级的公式来计算化学物质和化学反应。例如，封闭标记 ()、[] 和 {} 可以用来指示配位化合物的分子式中的结构单元。为了提高可读性，可以在反应式中使用简化名称表示整个物质或分子结构的一部分。在进行反应平衡时，会考虑完整的组分和电荷。

在系统中添加物质的功能得到改进

在数据库中搜索物质并将其添加到模型中的功能已得到扩展和改进。现在可以使用回车 (Enter) 键逐一添加从搜索中过滤的物质。此外，在添加物质后，不再需要重置过滤器。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“电池模块”添加了多个新的教学案例。

圆柱卷绕式电池

圆柱卷绕式电池和极耳中的温度，图中显示一个活动的剪裁平面用于查看模型内部。

扁平几何上的圆柱卷绕式电池

集流体箔和扁平圆柱卷绕式电池的极耳中的电势。为了更好地显示箔和极耳中的电势，圆柱卷绕式电池的厚度按 100 倍的系数进行了缩放。
 
热失控传播

电池组在热失控过程中的温度 (°C)。

锌溴氧化还原液流电池

电池中沉积的锌的体积分数和溴的浓度 (mol/m3)。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“燃料电池和电解槽模块”的用户提供了添加辅助物质的功能、改进了三维模型的默认求解器和稳定性，并改进了具有一致对的装配几何形状的连续性 条件。

“氢燃料电池”和“水电解槽”接口中的辅助物质

现在可以在氢燃料电池 和水电解槽 接口的氢气和氧气混合物中添加并任意定义一种额外的辅助物质，从而可以对包含微量杂质、硫化合物、重氢化合物和氨等物质的系统进行更灵活的建模。

在 氢燃料电池和 水电解槽接口中定义气体混合物的“设置”窗口。

“氢燃料电池”和“水电解槽”接口中的默认求解器和稳定性得到改进

使用氢燃料电池 和水电解槽 接口的三维模型的默认求解器生成已得到显著改进，生成的默认求解器取决于物理场设置和自由度数。对于大型问题，现在默认生成代数多重网格迭代求解器，这大大减少了内存使用率和计算时间。此外，在氢燃料电池 和水电解槽 接口中添加了气相输运方程中对流项的稳定性支持，从而可以用较粗化网格求解燃料电池和电解槽模型，这通常在处理较大的几何形状时需要用到。

在“具有蛇形流场的低温质子交换膜燃料电池”模型中产生的水相对湿度水平，其中流场板宽度增加到 50 mm，通道数量增加到 10 个，重复的 "U" 单元数量增加到 3 个。此类较大的模型几何受益于默认求解器和稳定性改进。

“装配对”边界的连续性条件得到改进

在边界的两侧使用不匹配的网格单元时，通常会使用装配对。例如，在复杂的三维几何中使用扫掠网格时，可能需要使用装配对。在 6.1 版本中，装配对边界的电势因变量（电极和电解质相）的连续性 边界条件在电流分布 接口的精度和数值稳定性方面得到了显著提升。

非理想物质活度系数

6.1 版本引入了使用德拜-休克尔理论对非理想电解质进行建模的功能。在这种电解质中，即使是浓度的微小变化（在毫摩尔范围内），也可能导致 pH 值和电极平衡电位等量的可测量的变化，因此，在建模和仿真中考虑非理想效应的能力是对电化学接口的重要补充。新版本现在支持在三次电流分布，Nernst-Planck 和稀物质传递 接口中包含这些效应，用户可以使用德拜-休克尔定律 物质活性或用户定义的表达式来定义活度系数。

选择非理想 德拜-休克尔定律物质活性，该设置可在 三次电流分布，Nernst-Planck 接口和 稀物质传递接口的节点中找到。

高级化学公式

现在可以使用更高级的公式来计算化学物质和化学反应。例如，封闭标记 ()、[] 和 {} 可以用来指示配位化合物的分子式中的结构单元。为了提高可读性，可以在反应式中使用简化名称表示整个物质或分子结构的一部分。在进行反应平衡时，会考虑完整的组分和电荷。

属性计算的性能得到提升

在所有属性计算（例如密度和黏度）以及热力学属性（例如热容和蒸汽压）中，计算能力的性能提升都是显而易见的。以前将大部分求解时间用于执行属性计算的模型，现在的求解时间可以减少 30% 之多。

在系统中添加物质的功能得到改进

在数据库中搜索物质并将其添加到模型中的功能已得到扩展和改进。现在可以使用回车 (Enter) 键逐一添加从搜索中过滤的物质。此外，在添加物质后，不再需要重置过滤器。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“燃料电池和电解槽模块”引入了一个新的教学案例。

燃料电池堆冷却

质子交换膜 (PEM) 燃料电池堆中的氧摩尔分数（流线）和氢摩尔分数（表面）。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“电镀模块”现在支持非理想活性，并且具有一致对的装配几何的连续性 条件已得到改进。请阅读以下内容，了解这些更新。

非理想物质活度系数

6.1 版本引入了使用德拜-休克尔理论对非理想电解质进行建模的功能。在这种电解质中，即使是浓度的微小变化（在毫摩尔范围内），也可能导致 pH 值和电极平衡电位等量的可测量的变化。因此，在建模和仿真中考虑非理想效应的能力是对电化学接口的重要补充。新版本现在支持在三次电流分布，Nernst-Planck 和稀物质传递 接口中包含这些效应，用户可以使用德拜-休克尔定律 物质活性或用户定义的表达式来定义活度系数。

非理想电解质的 德拜-休克尔定律物质活性设置。

“装配对”边界的连续性条件得到改进

在边界的两侧使用不匹配的网格单元时，通常会使用装配对。例如，在复杂的三维几何中使用扫掠网格时，可能需要使用装配对。在 6.1 版本中，装配对边界的电势因变量（电极和电解质相）的连续性 边界条件在电流分布 接口的精度和数值稳定性方面得到了显著提升。

高级化学公式

现在可以使用更高级的公式来计算化学物质和化学反应。例如，封闭标记 ()、[] 和 {} 可以用来指示配位化合物的分子式中的结构单元。为了提高可读性，可以在反应式中使用简化名称表示整个物质或分子结构的一部分。在进行反应平衡时，会考虑完整的组分和电荷。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“腐蚀模块”的用户改进了用于具有一致对的装配几何形状的连续性 条件，还引入了用于为溶解的金属电极建模的新特征，以及对非理想活性的支持。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

“装配对”边界的连续性条件得到改进

在边界的两侧使用不匹配的网格单元时，通常会使用装配对。例如，在复杂的三维几何中使用扫掠网格时，可能需要使用装配对。在 6.1 版本中，装配对边界的电势因变量（电极和电解质相）的连续性 边界条件在电流分布 接口和阴极保护 接口的精度和数值稳定性方面得到了显著提升。

新的“牺牲阳极表面”节点

在阴极保护 和二次电流分布 接口中新增了一个牺牲阳极表面 节点，可用于边界，在腐蚀保护应用中对溶解金属电极进行建模，类似于以前的牺牲边阳极。

用于定义海上阴极保护模型中（溶解）阳极边界的 牺牲阳极表面特征。

非理想物质活度系数

6.1 版本引入了使用德拜-休克尔理论对非理想电解质进行建模的功能。在这种电解质中，即使是浓度的微小变化（在毫摩尔范围内），也可能导致 pH 值和电极平衡电位等量的可测量的变化，因此在建模和仿真中考虑非理想效应的能力是对电化学接口的重要补充。新版本现在支持在三次电流分布，Nernst-Planck 和稀物质传递 接口中包含这些效应，用户可以使用德拜-休克尔定律 物质活性或用户定义的表达式来定义活度系数。

高级化学公式

现在可以使用更高级的公式来计算化学物质和化学反应，例如，封闭标记 ()、[] 和 {} 可以用来指示配位化合物的分子式中的结构单元。为了提高可读性，可以在反应式中使用简化名称表示整个物质或分子结构的一部分。在进行反应平衡时，会考虑完整的组分和电荷。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“腐蚀模块”引入了三个新的教学案例。

大气腐蚀与质量传递

腐蚀产物在两种金属交界处的电解质膜中的积累。
 
缓蚀剂传递

损伤后，缓蚀剂(铈离子)在电解质膜中积聚。10 小时后，将在整个域中超过临界保护水平，且表面再次被认为受到完全保护。

交流电引起的腐蚀

直流（DC）偏压电极表面和直流偏压加上交流电（AC）扰动的阳极（金属溶解）腐蚀电流密度。添加交流扰动会增加腐蚀速率。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“电化学模块”现在支持非理想活性，并改进了具有一致对的装配几何的连续性 条件。请阅读以下内容，了解这些更新。

非理想物质活度系数

6.1 版本引入了使用德拜-休克尔理论对非理想电解质进行建模的功能。在这种电解质中，即使是浓度的微小变化（在毫摩尔范围内），也可能导致 pH 值和电极平衡电位等量的可测量的变化，因此，在建模和仿真中考虑非理想效应的能力是对电化学接口的重要补充。新版本现在支持在三次电流分布，Nernst-Planck 和稀物质传递 接口中包含这些效应，用户可以使用德拜-休克尔定律 物质活性或用户定义的表达式来定义活度系数。

选择非理想 德拜-休克尔定律物质活性，该设置可在 三次电流分布，Nernst-Planck 接口和 稀物质传递接口的节点中找到。

“装配对”边界的连续性条件得到改进

在边界的两侧使用不匹配的网格单元时，通常会使用装配对。例如，在复杂的三维几何中使用扫掠网格时，可能需要使用装配对。在 6.1 版本中，装配对边界的电势因变量（电极和电解质相）的连续性 边界条件在电流分布 接口的精度和数值稳定性方面得到了显著提升。

“电池模块”案例库中的“圆柱卷绕式电池”模型中各层之间的非匹配网格单元。

高级化学公式

现在可以使用更高级的公式来计算化学物质和化学反应。例如，封闭标记 ()、[] 和 {} 可以用来指示配位化合物的分子式中的结构单元。为了提高可读性，可以在反应式中使用简化名称表示整个物质或分子结构的一部分。在进行反应平衡时，会考虑完整的组分和电荷。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“优化模块”的用户提供了铣削约束用于拓扑优化，现在可以更好地支持在形状优化中保持曲线和曲面的连续性，并添加了新的特征进行结构壳的特征频率形状优化。请阅读以下内容，进一步了解这些特征。

拓扑优化的制造约束

拓扑优化与极端的设计自由度相关。这可以产生极端的性能，但也可能产生使用传统制造技术加工时极具挑战性的复杂几何零件。现有的密度模型 特征现在包含铣削约束功能，可以确保与传统制造技术兼容。您可以在新的带铣削约束的梁的拓扑优化模型和多个更新的结构力学模型中查看此特征的应用演示。

“轮辋 - 带铣削约束的拓扑优化”教学案例演示了车轮的拓扑优化，其中对整个车轮进行建模，并应用扇区对称进行形状优化。本例对轮辋在 12 种载荷工况下的刚度进行优化，其中包含轴向铣削约束（左）。右图显示没有铣削约束时的相应结果以供参考。

形状优化的连续性

在执行形状优化时，保持法矢的连续性是在优化的几何模型中保持平滑曲线和曲面的一种方式。自由形状边界 和自由形状壳 特征已得到扩展，现在支持在对称 和滚子 边界上保持法矢的连续性，以及在不同的自由形状边界 与自由形状壳 特征的选择之间保持法矢的连续性。同样，二维版本的多项式边界 和多项式壳 特征也进行了扩展，现在支持在对称 和辊支承 边界上保持法矢的连续性，以及在选择中的实体之间和固定点旁边的实体之间保持法矢的连续性。梁的设计优化模型已更新为支持使用这一新功能。

此外，控制函数 特征现在还包含分段伯恩斯坦多项式 选项。对于这种控制类型，多项式之间的斜率保持连续，这对于增加设计自由度很有帮助，而不会引入通常与高阶多项式有关的高频噪声。

新的“轮辋 - 疲劳评估应力优化”教学案例演示了关于最大应力近似的车轮形状优化，其中对整个车轮进行建模，并应用扇区对称来进行形状优化。此外，还在用于应力计算的扇区上使用较细化的网格，并使用 自由形状边界特征的设置来确保扇区间法矢的连续性。优化设计考虑了 6 种载荷工况，对最坏的情况进行优化，同时将刚度和质量约束到初始值。这是一种启发式的疲劳优化方法，因此在优化前后都要对疲劳属性进行评估。

对壳的特征频率使用基于梯度的优化

现在，用户可以对特征频率进行某些类型的基于梯度的优化，例如，可用于结构壳的形状优化。新版本已将现有的多项式边界 特征扩展为支持三维模式，并在形状优化 接口中添加了新的多项式壳 特征。您可以在新的壳的特征频率最大化教学案例中查看此功能的应用演示。

“壳的特征频率最大化”教学案例演示如何使用新的 多项式壳特征将壳的最低特征频率最大化。

新的和更新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“优化模块”引入了多个新增和更新的教学案例。

导出和导入拓扑优化的钢钩

在这个钢钩的拓扑优化教程中，当结构件承受两种载荷工况时，可以通过仿真找到最佳的材料分布。这是之前提供的模型，现已更新为使用 密度模型特征中提供的新铣削约束。

带铣削约束的扭转球的拓扑优化

本例是铣削约束的基准模型，求解扭矩拓扑优化问题。无铣削约束时，得到的形状是一个封闭的球体；应用铣削约束后，得到如图所示的复杂形状。模型中对具有四个铣削方向的拓扑结构进行优化，由于结构对称，因此只需考虑两个铣削方向。

立式推力轴承的拓扑优化

本例采用拓扑优化来设计一个能够支撑大载荷的立式推力轴承。通过修改初始设计，可以确定具有不同沟槽数的多种设计；并使用贴体网格对结果进行了验证。

立式推力轴承的形状优化

本例采用形状优化来设计一个能够支撑大载荷的立式推力轴承，其中使用 控制函数特征在方位角方向移动台阶。

带铣削约束的梁的拓扑优化

本例通过拓扑优化，尽可能地减小受位移约束和分布载荷作用的铝梁的质量。这个之前提供的模型现已经过修改，以演示如何使用新的铣削约束从 x 和 y 轴进行铣削。

梁的设计优化

本例通过形状优化，尽可能地减小受位移约束和分布载荷作用的铝梁的质量。这个之前提供的模型现已更新，其中的新功能可以确保用于定义下边界形状的两个二阶伯恩斯坦多项式之间的法矢具有连续性。

壳的特征频率最大化

本例使用 多项式壳特征使壳发生变形，从而对其最低特征频率进行优化。最右侧的边界在壳 接口中固定，而其他外部边则在 形状优化接口中固定。

声音分区的拓扑优化（考虑声-结构相互作用）

本模型重现了一篇关于声屏障设计的学术论文，其中使用 固体力学接口的混合公式为屏障的声-结构相互作用建立拓扑优化，并使用贴体网格对最终设计进行验证。

支架 - 疲劳评估应力优化

本例演示形状优化和结构疲劳评估，并最大限度地减小支架的近似最大应力。其中质量和刚度相对于初始值受到约束。与初始几何形状（上）相比，优化后的疲劳寿命（下）得到了改善。

轮辋 — 疲劳评估应力优化

本例使用形状优化来尽可能地减小车轮的近似最大应力。其中应用扇区对称为整个车轮进行建模；用于应力计算的扇区采用了较细化的网格。

轮辋 - 带铣削约束的拓扑优化

本例使用带制造约束的拓扑优化，对一个轮辋模型在 12 种载荷工况下的刚度进行优化。其中对整个车轮进行建模，并应用扇区对称进行形状优化。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“粒子追踪模块”的用户改进了伪随机数生成算法和热速度分布采样功能，并添加了两个新的教学案例。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

伪随机数生成算法得到改进

“粒子追踪模块”包含各种与伪随机数生成 (PRNG) 相关的特征和功能，例如：

模型粒子与背景气体分子之间碰撞的蒙特卡罗建模
流体中小颗粒的布朗运动
湍流中的颗粒运动
使粒子漫反射或各向同性反射的边界条件
以指定的概率发射二次粒子
一定条件下的粒子-壁相互作用
这些示例中使用的伪随机数生成方法已得到改进，已不太可能在理想情况下本应不相关的随机数之间产生相关性，包括防止作用在不同粒子上的随机力、某些随机力的不同分量以及不同物理场特征或同一特征的不同实例之间出现不必要的相关性。您可以在新的倍增管饱和模型和以下现有模型中查看这些功能改进：

ion_drift_velocity_benchmark
ion_funnel
ion_range_benchmark
planar_diode
flow_channel_turbulent_dispersion
pipe_elbow_erosion
brownian_motion
turbomolecular_pump
turbomolecular pump_quasi_2d
s_-_bend_benchmark（需要“分子流模块”）
rf_coupler（需要“分子流模块”）
charge_exchange_cell（需要“分子流模块”）
 

“RF 耦合器中的分子流”模型使用伪随机数生成算法对粒子撞击几何壁时的粒子速度进行采样。

热速度分布采样得到改进

在表面释放或反射粒子方面，“粒子追踪模块”包含多个特征，可从基于温度的分布中对粒子速度进行采样，其中包括带电粒子追踪 接口中的热电子发射 粒子释放特征、入口 节点的热 速度分布类型，以及热再发射 边界条件。现在，这些特征能够从热分布中对粒子速度值进行采样的方式更加准确。在样本量很大的情况下计算分布低端和高端的粒子的统计数据时，这种改进非常明显。

此外，新的热 速度分布类型可用于壁 和轴对称 特征的二次发射 属性，这使得当活性粒子撞击壁时，可以从热速度分布中对二次粒子进行采样。您可以在新的倍增管饱和模型和以下现有模型中查看这些更新：

planar_diode
turbomolecular_pump
turbomolecular pump_quasi_2d
s_-_bend_benchmark（需要“分子流模块）
rf_coupler（需要“分子流模块）
 

“涡轮分子泵”模型使用入口和壁处的热速度分布来预测分子通过泵转子叶片传输的概率。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“粒子追踪模块”引入了两个新的教学案例。

倍增管饱和

该模型演示如何使用 带电粒子追踪接口在时域中模拟双向耦合粒子场相互作用。结果显示了多重作用过程中的电子轨迹，图中按其动能进行着色。背景中的切面图显示了空间电荷密度，电子由射频信号在左右壁之间驱动。

级联采样器

这个级联采样器模型演示如何使用 流体流动颗粒跟踪接口对流体中不同大小的颗粒进行惯性分离。结果显示在横截面上可视化的空气流速和颗粒轨迹。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“气液属性模块”的用户带来了更快的属性计算性能，引入了更简单的在系统中搜索和添加物质的方法，并添加了一个新的教学案例。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

属性计算的性能得到提升

在所有属性计算（例如密度和黏度）以及热力学属性（例如热容和蒸汽压）中，计算能力的性能提升都是显而易见的。以前将大部分求解时间用于执行属性计算的模型，现在的求解时间可以减少 30% 之多。新的地质构造中的二氧化碳储存模型和以下现有模型演示了这一改进功能：

engine_coolant_properties
heat_pipe
phase_envelope
pressure_reciprocity_calibration_coupler

在系统中添加物质的功能得到改进

在数据库中搜索物质并将其添加到模型中的功能已得到扩展和改进。现在可以使用回车 (Enter) 键逐一添加从搜索中过滤的物质。此外，在添加物质后，不再需要重置过滤器。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“气液属性模块”引入了一个新的教学案例。

地质构造中的二氧化碳储存

地质构造中的二氧化碳储存仿真。可视化图显示仿真结束时（50 年后），整个地层（左）和地层顶部（右）的二氧化碳饱和度。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“不确定性量化模块”的用户带来了使用实验数据来校准输入不确定性的能力，并添加了新的方法用于指定输入参数。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

逆不确定性量化

您现在可以使用实验数据来校准输入参数的未知概率分布。新的逆不确定性量化 研究类型用于计算输入参数（根据实验数据和校准参数的先验知识最能反映其分布的校准参数）的后验分布。马尔可夫链蒙特卡罗 (MCMC) 方法用于通过构造马尔可夫链（其平稳分布为后验分布）来推断校准参数的后验分布。这种研究类型向后传播实验数据，以获得校准参数知识。为了获取关注量的相关知识，您可以将此研究类型与现有的不确定性传播 研究类型进行比较，后者会向前传播已知参数的分布。

使用 MCMC 样本生成的联合概率分布和边际分布图。绘图中的校准参数是复合材料层合板上铺层顺序层的纤维方向，与指定加载条件下所需的应力相匹配。

输入参数的附加方案

您现在可以使用新的方法指定输入参数、用于基于代理模型的蒙特卡罗分析的参数，以及用于代理模型验证的参数。这些参数可以从解析分布、结果表中的数据列或指定的值中取值。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为 LiveLink™ for MATLAB® 的用户引入了多个新函数，用于：

处理“模型管理器”中存储的模型

数据集

在显示进度条的同时求解模型

请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

模型管理器支持

添加了多个新函数，用于处理“模型管理器”数据库中存储的模型。您现在可以使用带有位置参数的 mphopen 或 mphload 函数打开 COMSOL 模型，该参数采用“统一资源标识符”(URI) 的形式，用于标识模型在“模型管理器”中的位置。新的 mmsave 函数可用于将编辑后的模型存储为草稿或最终版本。如果一个模型以前没有加载到“模型管理器”中，您可以使用新的 mmgetbranch 函数获取分支变量，该变量也可以用作 mmsave 的变元。通过使用以下语法可以实现这一点：

branch = mmgetbranch('Main', 'Repository 1', 'MyDatabase'); mmsave = mmsave(model, 'version', 'commit message', 'branch', branch);

此外，您还可以使用 mmmodelinfo 函数从存储在“模型管理器”中的模型检索信息，而无需打开该模型。此函数也适用于以 MPH 文件形式存储在磁盘上的模型。

数据集函数

随着您在处理模型时数据集类型的数量不断增加，在 MATLAB® 中使用命令行或 mphnavigator 来跟踪数据集可能会很困难。为了更容易地获取模型中数据集的概况，此版本引入了两个新函数：mphdataset，可用于绘制数据集；mphdatasetinfo，可用于检索有关数据集的信息。在处理与变化几何或与其他数据集相关的数据集的参数化设计时，这些函数非常有用。

来自磁轴承模型的旋转数据集的数据集信息，其中显示数据集的类型以及哪个解序列是其数据源。

新的 mphdataset 函数用于在 MATLAB® 图中绘制磁轴承模型的旋转数据集。

新的 Mphrun 函数

新的 mphrun 函数可以在“模型开发器”节点上调用 run() 方法，使您能够连续调用多个运行方法。此外，在构建或求解模型时，现在会自动出现进度条，然后在操作完成后自动消失，以避免屏幕混乱。举例来说，您可以使用此命令通过以下语法在求解器序列解 1 和解 3 中调用 run()：

mphrun(model, {'sol1' 'sol3'}).

MATLAB 是 The MathWorks, Inc. 的注册商标。

6.1 版本为“CAD 导入模块”的用户改进了导入功能，并能简化所导入几何中的曲线和曲面。请阅读以下内容，了解更多信息。

简化曲线和曲面

三维 CAD 文件的导入 设置现在包含简化曲线和曲面 选项，可用于简化所导入几何实体的数学表示。例如，样条曲线可以转换为专用的直线或圆形曲线。使用此选项导入对象可以提高下游几何操作的性能和可靠性。

使用新的 简化曲线和曲面选项导入制动器总成模型，在适用的情况下，可以将边和面的基本数学表示转换为更简单的解析形式。

CAD 文件导入功能得到更新

CAD 文件的导入功能得到了扩展，现在支持适用文件格式的最新版本。请参阅 CAD specification chart 页面的 Read from File 一节，查看当前支持的 CAD 文件格式的列表。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为 LiveLink™ for Inventor® 的用户新增了 需求参数预览 窗口，能够简化所导入几何中的曲线和曲面，并更新了 CAD 文件导入功能以支持最新的 CAD 文件版本。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

预览离线同步的几何

在 6.1 版的 LiveLink™ for Inventor® 中，CAD 软件用户界面中的 离线同步 窗口现在包含一个按钮，用于预览同步请求文件中参数组合的几何形状。此功能提供一个 构建 按钮，可以自动计算所选参数值的设计。您可以使用该按钮查看每个设计，并检查是否将有效的几何保存到同步文件中。

Inventor® 用户界面中的 需求参数预览 窗口使您能够计算同步请求文件中的参数值设计。

简化曲线和曲面

三维 CAD 文件的导入 设置现在包含简化曲线和曲面 选项，可用于简化所导入几何实体的数学表示。例如，样条曲线可以转换为专用的直线或圆形曲线。使用此选项导入对象可以提高下游几何操作的性能和可靠性。

使用新的 简化曲线和曲面选项导入制动器总成模型，在适用的情况下，可以将边和面的基本数学表示转换为更简单的解析形式。

CAD 文件导入功能得到更新

CAD 文件的导入功能得到了扩展，现在支持适用文件格式的最新版本。请参阅 CAD specification chart 页面的 Read from File 一节，查看当前支持的 CAD 文件格式的列表。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为 LiveLink™ for AutoCAD® 的用户新增了 需求参数预览 窗口，能够简化所导入几何中的曲线和曲面，并更新了 CAD 文件导入功能以支持最新的 CAD 文件版本。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

预览离线同步的几何

在 6.1 版的 LiveLink™ for AutoCAD® 中，CAD 软件用户界面中的 离线同步 窗口现在包含一个按钮，用于预览同步请求文件中参数组合的几何形状。此功能提供一个 构建 按钮，可以自动计算所选参数值的设计。您可以使用该按钮查看每个设计，并检查是否将有效的几何保存到同步文件中。

AutoCAD® 用户界面中的 需求参数预览 窗口使您能够计算同步请求文件中的参数值设计。
 

简化曲线和曲面

三维 CAD 文件的导入 设置现在包含简化曲线和曲面 选项，可用于简化所导入几何实体的数学表示。例如，样条曲线可以转换为专用的直线或圆形曲线。使用此选项导入对象可以提高下游几何操作的性能和可靠性。

使用新的 简化曲线和曲面选项导入制动器总成模型，在适用的情况下，可以将边和面的基本数学表示转换为更简单的解析形式。

CAD 文件导入功能得到更新

CAD 文件的导入功能得到了扩展，现在支持适用文件格式的最新版本。请参阅 CAD specification chart 页面的 Read from File 一节，查看当前支持的 CAD 文件格式的列表。

Autodesk、Autodesk 徽标和 AutoCAD 是 Autodesk, Inc. 和/或其子公司和/或关联公司在美国和/或其他国家/地区的注册商标或商标。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为 LiveLink™ for Revit® 的用户引入了离线同步功能，能够简化所导入几何中的曲线和曲面，并更新了 CAD 文件导入功能以支持最新的 CAD 文件版本。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

离线同步

当 COMSOL Multiphysics® 和 LiveLink™ for Revit® 安装在不同的计算机上时，现在离线同步 功能可以在它们之间实现同步。这对于由不同个人使用两个不同软件包的组织来说非常有用。通过使用 LiveLink™ for Revit® 中的 LiveLink™ 插件产品，您可以保存同步文件，其中可以包含一个或多个版本的几何。然后，您可以使用 LiveLink™ 功能将这个同步文件加载到 COMSOL 模型中。

您可以在 COMSOL Multiphysics® 软件支持的所有操作系统上使用离线同步功能。除了通过 COMSOL Multiphysics® 安装程序来安装以外，LiveLink™ 插件产品还可以通过免费的 COMSOL Client 安装程序（可在此处下载）进行安装。通过 COMSOL Client 安装程序来安装 LiveLink™ 插件产品可启用以下功能：准备同步设计、保存离线同步文件以及运行可同步几何的仿真 App。

Revit® 用户界面中的 COMSOL“离线同步”窗口。
 

简化曲线和曲面

三维 CAD 文件的导入 设置现在包含简化曲线和曲面 选项，可用于简化所导入几何实体的数学表示。例如，样条曲线可以转换为专用的直线或圆形曲线。使用此选项导入对象可以提高下游几何操作的性能和可靠性。

使用新的 简化曲线和曲面选项导入制动器总成模型，在适用的情况下，可以将边和面的基本数学表示转换为更简单的解析形式。

CAD 文件导入功能得到更新

CAD 文件的导入功能得到了扩展，现在支持适用文件格式的最新版本。请参阅 CAD specification chart 页面的 Read from File 一节，查看当前支持的 CAD 文件格式的列表。

Autodesk、Autodesk 徽标和 Revit 是 Autodesk, Inc. 和/或其子公司和/或关联公司在美国和/或其他国家/地区的注册商标或商标。

6.1 版本为 LiveLink™ for PTC Pro/ENGINEER® 的用户引入了简化所导入几何中的曲线和曲面的功能，并改进了导入功能。请阅读以下内容，了解更多信息。

简化曲线和曲面

三维 CAD 文件的导入 设置现在包含简化曲线和曲面 选项，可用于简化所导入几何实体的数学表示。例如，样条曲线可以转换为专用的直线或圆形曲线。使用此选项导入对象可以提高下游几何操作的性能和可靠性。

使用新的 简化曲线和曲面选项导入制动器总成模型，在适用的情况下，可以将边和面的基本数学表示转换为更简单的解析形式。
 

CAD 文件导入功能得到更新

CAD 文件的导入功能得到了扩展，现在支持适用文件格式的最新版本。请参阅 CAD specification chart 页面的 Read from File 一节，查看当前支持的 CAD 文件格式的列表。

PTC 和 Pro/ENGINEER 是 PTC Inc. 或其子公司在美国和其他国家/地区的商标或注册商标。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为 LiveLink™ for SOLIDWORKS® 的用户改进了导入功能，并能简化所导入几何中的曲线和曲面。请阅读以下内容，了解更多信息。

简化曲线和曲面

三维 CAD 文件的导入 设置现在包含简化曲线和曲面 选项，可用于简化所导入几何实体的数学表示。例如，样条曲线可以转换为专用的直线或圆形曲线。使用此选项导入对象可以提高下游几何操作的性能和可靠性。

使用新的 简化曲线和曲面选项导入制动器总成模型，在适用的情况下，可以将边和面的基本数学表示转换为更简单的解析形式。

CAD 文件导入功能得到更新

CAD 文件的导入功能得到了扩展，现在支持适用文件格式的最新版本。请参阅 CAD specification chart 页面的 Read from File 一节，查看当前支持的 CAD 文件格式的列表。

SOLIDWORKS 是 Dassault Systèmes SolidWorks Corp. 的注册商标。

6.1 版本为 LiveLink™ for PTC Creo Parametric™ 的用户新增了 需求参数预览 窗口，能够简化所导入几何中的曲线和曲面，并更新了 CAD 文件导入功能以支持最新的 CAD 文件版本。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

预览离线同步的几何

在 6.1 版的 LiveLink™ for PTC Creo Parametric™ 中，CAD 软件用户界面中的 离线同步 窗口现在包含一个按钮，用于预览同步请求文件中参数组合的几何形状。此功能提供一个 构建 按钮，可以自动计算所选参数值的设计。您可以使用该按钮查看每个设计，并检查是否将有效的几何保存到同步文件中。

简化曲线和曲面
三维 CAD 文件的导入 设置现在包含简化曲线和曲面 选项，可用于简化所导入几何实体的数学表示。例如，样条曲线可以转换为专用的直线或圆形曲线。使用此选项导入对象可以提高下游几何操作的性能和可靠性。

使用新的 简化曲线和曲面选项导入制动器总成模型，在适用的情况下，可以将边和面的基本数学表示转换为更简单的解析形式。

CAD 文件导入功能得到更新

CAD 文件的导入功能得到了扩展，现在支持适用文件格式的最新版本。请参阅 CAD specification chart 页面的 Read from File 一节，查看当前支持的 CAD 文件格式的列表。

PTC、Creo 和 Creo Parametric 是 PTC Inc. 或其子公司在美国和其他国家/地区的商标或注册商标。

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为 LiveLink™ for Solid Edge® 的用户新增了 需求参数预览 窗口，能够简化所导入几何中的曲线和曲面，并更新了 CAD 文件导入功能以支持最新的 CAD 文件版本。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

预览离线同步的几何

在 6.1 版的 Solid Edge® 中，CAD 软件用户界面中的 离线同步 窗口现在包含一个按钮，用于预览同步请求文件中参数组合的几何形状。此功能提供一个 构建 按钮，可以自动计算所选参数值的设计。您可以使用该按钮查看每个设计，并检查是否将有效的几何保存到同步文件中。

Solid Edge® 用户界面中的 需求参数预览 窗口使您能够计算同步请求文件中的参数值设计。

简化曲线和曲面

三维 CAD 文件的导入 设置现在包含简化曲线和曲面 选项，可用于简化所导入几何实体的数学表示。例如，样条曲线可以转换为专用的直线或圆形曲线。使用此选项导入对象可以提高下游几何操作的性能和可靠性。

使用新的 简化曲线和曲面选项导入制动器总成模型，在适用的情况下，可以将边和面的基本数学表示转换为更简单的解析形式。

CAD 文件导入功能得到更新

CAD 文件的导入功能得到了扩展，现在支持适用文件格式的最新版本。请参阅 CAD specification chart 页面的 Read from File 一节，查看当前支持的 CAD 文件格式的列表。

Solid Edge 是 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. 或其子公司在美国和其他国家/地区的商标或注册商标。

6.1 版本为“设计模块”的用户引入了两个新的操作和一个教学案例。请阅读以下内容，进一步了解这些更新。

偏移面

通过使用新的偏移面 几何操作，您可以在法向偏移三维几何对象的面。此操作除了可以编辑三维几何以外，还可以将从三维 CAD 文件导入的几何对象上的几何特征进行参数化。在 MEMS 应用中，您可以应用此操作来有效地创建三维几何，从而模拟材料在非平面上的沉积。新的偏压谐振器的固有模态 - 三维几何和导入的支架几何的优化系列教程模型举例说明了偏移面 操作的使用。

 
本例使用新的偏移面 几何操作来放大从 STEP 文件导入的制动钳几何的孔。

变换面

新的变换面 操作可以在三维几何对象上应用线性变换 - 可以包含一组选定面的位移、旋转和各向同性缩放。在修改从三维 CAD 文件导入的几何模型时，此功能特别有用。例如，您可以使用变换面 操作将导入对象的几何特征进行参数化，扫描这些参数，并使用“优化模块”来优化几何。您可以在导入的支架几何的优化系列教程模型中查看这个新特征的应用演示。

本例使用变换面 操作来移动从 STEP 文件导入的外壳几何上的安装特征，并添加坐标系来定义沿几何边的位移方向。

简化曲线和曲面

三维 CAD 文件的导入设置现在包含简化曲线和曲面 选项，可用于简化所导入几何实体的数学表示。例如，样条曲线可以转换为专用的直线或圆形曲线。使用此选项导入对象可以提高下游几何操作的性能和可靠性。

使用新的 简化曲线和曲面选项导入制动器总成模型，在适用的情况下，可以将边和面的基本数学表示转换为更简单的解析形式。

CAD 文件导入功能得到更新

CAD 文件的导入功能得到了扩展，现在支持适用文件格式的最新版本。请参阅 CAD specification chart 页面的 Read from File 一节，查看当前支持的 CAD 文件格式的列表。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“设计模块”添加了一个新的教学案例。

导入的支架几何的优化系列教程

本教程演示如何使用 偏移面和 变换面操作将从 STEP 文件导入的支架几何中的现有孔进行参数化。其中在静载荷工况下的最低固有频率和最大应力的限制下，将支架的质量最小化。

在导入过程中消除短边

“ECAD 导入模块”包含两个新选项，用于在基于从 IPC-2581、ODB++ 和 GDS 文件导入的布局生成二维几何时，忽略不必要的顶点，从而消除短边。在后续步骤中，可以将这些二维几何拉伸成三维几何。顶点和边数的减少可以减少产生的三维面，从而在网格划分、自由度和计算时间方面进行更高效的建模。导入其中任意文件格式时，设置中现在都包含新的忽略层中的顶点 栏，其中含有忽略连续相切对象的顶点 和消除短边 复选框。使用新的 忽略连续相切对象的顶点选项（右）导入 PCB 几何，与不使用该选项（左）相比，产生的短边和小面要少得多。图中放大了走线的厚度。ODB++ 文件由美国新罕布什尔州汉诺威市的 Hypertherm, Inc. 友情提供。

Mentor Graphics Corporation 根据 ODB++ Solutions Development Partnership General Terms and Conditions 对 ODB++ 格式的实现提供支持。