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全書(shū)共8章，前4章為板塊，以仿真發(fā)展歷史與國(guó)內(nèi)行業(yè)現(xiàn)狀為開(kāi)端，介紹了進(jìn)行有限元仿真必備的基礎(chǔ)條件。接著對(duì)COMSOL Multiphysics多物理場(chǎng)計(jì)算的基礎(chǔ)知識(shí)給出了系統(tǒng)的講解：首先對(duì)數(shù)學(xué)理論知識(shí)，譬如限元理論、高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、數(shù)值分析等基本概念進(jìn)行了詳細(xì)介紹；其次對(duì)COMSOL常規(guī)建模流程進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，包括函數(shù)定義、幾何建模、材料定義、網(wǎng)格劃分和求解設(shè)置等，同時(shí)對(duì)COMSOL中控制方程和邊界條件的含義和應(yīng)用做了介紹；然后對(duì)COMSOL的優(yōu)勢(shì)即多場(chǎng)耦合概念及耦合方法進(jìn)行了闡述，*后對(duì)COMSOL的軟件操作方法、界面功能、網(wǎng)格剖分等知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)講解。后4章為第二板塊，從應(yīng)用*為廣泛的四大領(lǐng)域入手，逐一介紹了計(jì)算流體力學(xué)、電磁學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和電化學(xué)模塊，總計(jì)13個(gè)案例，按照由淺入深的順序排序，較為詳細(xì)地講解了每一個(gè)操作步驟，使初學(xué)者可通過(guò)對(duì)照練習(xí)理解軟件使用技巧。每一個(gè)案例，本書(shū)均配有二維碼視頻，以便初學(xué)者能更好地理解和掌握
本書(shū)是面向完全零基礎(chǔ)的讀者編寫(xiě)的入門(mén)指南，初學(xué)者既可以通讀本書(shū)獲得對(duì)COMSOL較為全面的認(rèn)識(shí)，也可以在閱讀完板塊內(nèi)容后，挑選自己感興趣的領(lǐng)域，學(xué)習(xí)對(duì)應(yīng)的案例操作。如果讀者需要對(duì)軟件設(shè)置原理有更全面的了解，可以查看COMSOL用戶(hù)幫助文檔。

前言COMSOL多物理場(chǎng)有限元仿真軟件，在近年來(lái)的科學(xué)研究與工程實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。在需要多學(xué)科密集交叉的航空航天研究中，國(guó)防科技大學(xué)微納衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)與西安思繆智能科技有限公司圍繞衛(wèi)星微推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、衛(wèi)星內(nèi)部?jī)?yōu)化布局、衛(wèi)星整星熱控、微重力流體管理與稀薄氣體聲傳播等領(lǐng)域，利用COMSOL軟件進(jìn)行了多物理場(chǎng)仿真建模的廣泛交流與合作。合作成果先后應(yīng)用于“天拓”系列微納衛(wèi)星，并支持項(xiàng)目獲得多項(xiàng)國(guó)家和省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的項(xiàng)目實(shí)踐，一套基于多物理場(chǎng)仿真的數(shù)字化設(shè)計(jì)與多學(xué)科優(yōu)化方法已經(jīng)初步成型，COMSOL的應(yīng)用在其中具有不可或缺的作用。
COMSOL以其完全開(kāi)放的架構(gòu)、任意自定義PDE、豐富的專(zhuān)業(yè)模塊，可以輕松實(shí)現(xiàn)建模流程的各個(gè)環(huán)節(jié)，30余個(gè)預(yù)置多物理場(chǎng)應(yīng)用模式，涵蓋從流體傳熱到結(jié)構(gòu)力學(xué)，從電磁分析到化學(xué)工程等諸多工程、制造和科研領(lǐng)域。它可以使工程師與科研工作者通過(guò)仿真，賦予設(shè)計(jì)理念以生命，運(yùn)用它不僅可以提高衛(wèi)星的各項(xiàng)性能，還可以改進(jìn)醫(yī)療設(shè)備，提升汽車(chē)和飛機(jī)的安全性能。它可以基于物理場(chǎng)，模擬各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、設(shè)備和過(guò)程。本書(shū)對(duì)COMSOL的基礎(chǔ)知識(shí)和主流應(yīng)用做了系統(tǒng)介紹，力圖將最新版本的COMSOL操作方法與建模技巧分享給廣大仿真愛(ài)好者。
全書(shū)共8章，第1章介紹了仿真在世界范圍內(nèi)發(fā)展過(guò)程的簡(jiǎn)明歷史，并闡述了我國(guó)仿真行業(yè)的現(xiàn)狀，結(jié)合現(xiàn)狀提出了做好仿真工作的DIPOA方法。
第2章介紹了多物理場(chǎng)仿真的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，包涵有限元、高數(shù)、線(xiàn)代和數(shù)值分析關(guān)鍵概念。扼要地闡述了COMSOL常規(guī)建模流程，包涵幾何建模、材料定義、網(wǎng)格劃分和求解設(shè)置等。最后闡明了軟件中控制方程、邊界條件和物理場(chǎng)耦合方法。
第3章介紹了COMSOL主界面的功能，包涵文件操作和模型樹(shù)操作，對(duì)內(nèi)置常數(shù)、變量和用戶(hù)自定義參數(shù)、函數(shù)、變量、材料做了詳細(xì)介紹。最后介紹了初學(xué)者經(jīng)常遇見(jiàn)的參量自定義錯(cuò)誤以及前處理方法。
第4章介紹了COMSOL的網(wǎng)格剖分操作方法，從網(wǎng)格設(shè)置開(kāi)始，闡述了添加、刪除和屬性的定義，逐步深入地介紹了映射、掃略和邊界層網(wǎng)格方法，接著給出了網(wǎng)格質(zhì)量自查方法，最后以流體噴射器和元器件母版為案例展示了網(wǎng)格劃分過(guò)程。
第5章介紹了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模塊，首先闡明了流體流動(dòng)的三大守恒方程，其次介紹了定解條件，最后逐一講解了熱水杯散熱、高馬赫流動(dòng)和相場(chǎng)液滴滴落3個(gè)案例。
第6章介紹了電磁學(xué)模塊，首先闡明了Maxwell方程組以及本構(gòu)關(guān)系，其次介紹了COMSOL求解高頻電磁場(chǎng)的物理接口，最后逐個(gè)講解了銅柱的感應(yīng)加熱、高斯波束的二次諧波產(chǎn)生和微波燒蝕腫瘤3個(gè)案例。
第7章介紹了結(jié)構(gòu)力學(xué)模塊，首先闡明了三大基本關(guān)系和常見(jiàn)的邊界條件，其次介紹了常規(guī)幾何近似處理和力學(xué)耦合類(lèi)型，最后逐步講解了銅及銅合金的塑性變形、壓電傳感器、殷鋼的熱變形和巖土瓦斯抽采過(guò)程4個(gè)案例。
第8章介紹了電化學(xué)模塊，首先詳細(xì)闡明了電化學(xué)理論的電動(dòng)力學(xué)、傳質(zhì)原理和電流分布理論等，其次詳細(xì)講解了鐵軌腐蝕、稀物質(zhì)傳遞二次電流分布和電致化學(xué)發(fā)光3個(gè)案例。
全書(shū)由黃奕勇、李星辰、張翔統(tǒng)稿，李星辰、田野分節(jié)編寫(xiě)，張翔、李星辰審校。在編寫(xiě)過(guò)程中，軍事科學(xué)院姚雯老師，國(guó)防科技大學(xué)趙勇老師，思繆科技的徐雙艷博士、喬海東博士、戴思航、那超然等人對(duì)本書(shū)均有突出貢獻(xiàn)，同時(shí)提出了寶貴的建議。出版過(guò)程中得到了機(jī)械工業(yè)出版社編輯的大力支持，在這里表示深深的謝意。
最后，需要特別聲明，因?yàn)檐浖惭b會(huì)受到硬件環(huán)境和軟件版本影響，根據(jù)書(shū)中內(nèi)容的操作結(jié)果難免和實(shí)際情況有所差異，如有問(wèn)題，讀者可以發(fā)郵件至support@matheamcom，我們會(huì)盡快給予解答。

編者2020年7月

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