comsol 后处理与可视化综述.pdf
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2COMSOL MULTIPHYSICS 后处理与可视化综述 截点与计算 COMSOL Multiphysics®后处理与可视化综述 COMSOL 手册丛书 COMSOL Multiphysics 后处理与可视化综述 COMSOL、COMSOL Multiphysics、Capture the Concept、COMSOL Desktop、LiveLink，和 COMSOL Server 是 COMSOL AB 的注册商标或商标所有其他商标均属其各自所 有者所有，并且 COMSOL 及其子公司和产品并不从属于这些商 标的所有者，或受其认可，或接受其赞助，或受其支持 © 2014年11月 联系信息 请点击 访问联系 COMSOL 页面在 此页面，您可以进行一般咨询、联系技术支持、或查询我们的 联系地址与您同时还可以点击 访问全球销售办公室页面，查 询联系地址和信息 如果您需要联系技术支持，可以点击 访问 COMSOL Access 页面 填写申请表 ii 更多资源 更多有关 COMSOL 后处理的文字说明和教程参见： 视频 博客 社区 技术支持知识库 目录 简介 1 数据集、 派生值与表格 ▪ 解 2 ▪ 截点与计算 3 ▪ 表格 6 绘图类型 ▪ 选择一个绘图类型 8 ▪ 三维绘图 8 ▪ 二维绘图 15 ▪ 一维绘图 21 使用后处理解释结果 24 导出结果 ▪ 数据、 表格与网格 25 ▪ 报告 27 操作提示与技巧 ▪ 快捷方式 28 ▪ 重新排列 COMSOL Desktop 28 ▪ 在表面图中显示网格 29 ▪ 滑动与交互式定位 30 结束语 31 iii iv 1COMSOL MULTIPHYSICS 后处理与可视化综述 简介 对计算机建模所得的对象进行定位、着色和 调整，有助于更好地展示研究对象的几何、 功能以及可行性。
在工业设计中，可视化是 非常重要的一个环节仿真结果的可视化展 示，可以帮助我们了解器件或产品设计中涉 及的物理现象和过程，比如，传热分析中， 颜色深浅表示的温度高低显示了温度场的分 布；结构分析中，失效点的位置清晰可见； 流体分析中，可以追踪流体的运动轨迹，等 等 COMSOL Multiphysics® 软件的后处理和可视 化工具，是您更好地理解仿真结果的一大助 力，它可以帮您了解研究对象中发生的物理 现象和过程，并向同事、合作方以及客户清 晰直观地展示您的研发成果本手册中的案 例为您演示了结果可视化的众多技巧，帮助 您分享成果，交流设计理念，探讨设计中遇 到的局限和挑战此外，仿真建模尤其有助 于产品原型制造前的设计验证工作，这些技 巧也可以帮助您快速分析材料、设计尺寸以 及其他参数对产品质量的影响 为了回应广大 COMSOL® 用户对于高效运用 COMSOL 软件后处理和图形工具的需求， 我们编写了本材料希望这里所介绍的各类 技巧能够满足您的要求，启迪您探索产品功 能展示的新方式，探索工作中遇到的物理现 象，以及隐藏在这些现象之后的神奇的物理 世界！ 简介 亥姆霍兹线圈 一对具有相同直径的圆形线圈平行放置，线圈 间距为线圈半径；并且以特定的方式缠绕确保 流过两个线圈的电流同向。
仿真结果显示线圈 之间形成均匀的磁场，磁场的主要分量与线圈 的轴向平行 2 解 COMSOL 手册丛书 说起来有点矛盾，虽然我们将研究 COMSOL ® 软件中用于创建可视化结果的技术细节，但 我们必须从数字开始 —— 需要可视化处理的 数据本章将主要介绍用于绘制结果图的数 据集、派生值与表格 解 '解'是由求解器储存的数据集，与所选用的 求解器、求解的分量 (对于多个组分量的模 型) 、求解过程中用到的时间步长或其他变 量值有关每个完成求解的模型至少包含一 个解 这里将以传动滑轮应力分布模型为例，介绍 数据集、派生值与表格的用法： 本例采用动态静力学分析方法进行求解，该 方法假定在某一时刻皮带是“静止”的，并且 滑轮的中心固定我们可以研究不同转速下 滑轮的应力分布和形变，其中转速由变量n 定义，单位为转/分(rpm) 打开 COMSOL Multiphysics® 软件，点击 '文件' '案例库'并打开滑轮应力模型，路 径为：'COMSOL Multiphysics' 'Structural Mechanics' 已完成求解的模型'结果'节点如图 3 所示： '数据集'下包含 'Study 1 / Solution 1' 和 'Study 1 / Adaptive Mesh Refinement 1' 两个解，它们 是同一个'求解'得到的不同结果数据集。
其中 Study1 / Adaptive Mesh Refinement 1 对应自适 应网格求解步骤，自适应网格对模型中精度 要求较高的区域自动细化网格 如果检查'结果'节点的前两个绘图组 (名称 分别是“应力 (solid)”和“二维绘图组 2”)，可以 看到它们的绘图数据来源分别对应于 'Study 1 / Solution 1' 和 'Study 1 / Adaptive Mesh Refinement 1'这两张图显示了不同转速下 滑轮的应力分布，转速可以在参数值 (n) 编辑框中设定将'数据集'切换为 'Study 1 / Solution 1' 后绘图，可以看到网格细化对计 算结果的影响 数据集、派生值与表格 提示 复制并粘贴解这一操作可 以非常方便地切换绘图的 视图，例如显示不同时刻 或者不同位置的计算结 果，具体操作会在后文详 细介绍复制并粘贴解 这一操作仅会增加解的视 图，并没有增加数值求解 器中的底层数据，因此不 会加大内存用量 3COMSOL MULTIPHYSICS 后处理与可视化综述 截点与计算 让我们来看一下模型中的其他数据集 截点与计算 截点 '截点'是在解中创建的点数据集，不会影响模 型的几何。
截点数据集可用于计算截点所在 位置的变量值本模型中，可利用它来绘制 不同转速 (rpm) 下某个点的应力，查看转速 会如何影响应力 截点可以放置在模型几何的任何位置截点 坐标可在设定区调整 本模型中，点 (0, 0) 位于滑轮中心 前往'二维截点 1' 节点，并点击'绘图'截点 将在'图形'窗口中滑轮截面的右上角显示，并 沿着某一开口的边缘 (仅显示了四分之一)： 我们之后将使用该点创建一些新的绘图现 在看一下'结果'节点中的'一维绘图组 3' 选定的'数据集'是'二维截点 1'，结果显示了 坐标 (19, 54) mm 处的应力如何随转速变 化，其中坐标单位为毫米 注意 本指南中提到的所有模型均可在 COMSOL 案例库中找到，所有 COMSOL® 用户都可使用如果您目前没有使用 COMSOL，可访问 联系我们关于 COMSOL 各模块功能的详 细信息，您可以在 中找到 本指南假定您已更新 COMSOL 案例库具体方法如下：点击'文件' '帮助' '更新 COMSOL 案例库'，然后点击 'Find Models'如果您只 想下载某个特定案例，请在下一页中点击 'Uncheck all' ，然后浏览到 您想要下载的案例并点击下载，本例中，滑轮应力分析的案例路径 为'COMSOL Multiphysics' 'Structural Mechanics' 'Stress in Pulley'。
提示 对于'截点'，“抓取到最近边界”是一项非常有用 的功能，勾选该复选框可以将截点移动到离所选 坐标最近的边界上，这将有助于在某条几何边上 创建截点 截线和截面 这里使用了'截点'计算特定 位置处的变量；同样，'截 线'可以用于沿指定线计算 变量和可视化结果'截面' 可用来在三维下创建可视 化的截面表面图 4 截点与计算 COMSOL 手册丛书 派生值 我们已查看了当前模型中存在的所有数据集 本小节将讨论'最大'、'最小'、'积分'以及'点' 和'全局计算'这些计算能用于控制结果绘图 所需的数据 右击'结果'节点下的'派生值'可以看到一个可 计算值的列表让我们来找出截面上的最大 应力 这使我们能够在表面上计算所选变量的最大 值在'面最大值'设定窗口，我们将从'数据 集'中选择' Study 1' / 'Adaptive Mesh Refinement 1' (这个结果更为精确)在'绘图窗口'中点击滑 轮截面，设定选择为'域 1' '表达式'下的缺省表达式为 solid.disp (位移， 亦即形变)，单位为 m点击设定窗口顶部的 计算 ，这将生成一个包含两列数据的表 格，给出每个转速对应的最大总位移。
我们也能在这个表格中增加多个变量在表 达式输入框中输入 solid.mises，或者点击'替 换表达式'按钮 并选择'结构力学' '应力' 'von Mises 应力 (solid.mises)'更改单 位为 Mpa 并点击'计算' '表格 1' 将如下图所示，显示不同转速下的最 大位移和最大应力值 瞧！我们得到了所要的数据 点计算 现在让我们创建一个'点计算'，'点计算'用于 求某个特定点的变量或者表达式 (我们刚才 找到的最大值则针对整个域) '点计算'也可 以用来求多个点的变量值，例如可用于探索 模型不同位置处的变形 右击'派生值'并选择'点计算' 更多派生值 可以计算线或体上给定 变量的其他最大值和最 小值 '平均'和'积分'可以采用类 似方法计算，右击'派生 值'节点，您可以在显示 的选择列表中看到这些 选项 5COMSOL MULTIPHYSICS 后处理与可视化综述 截点与计算 在'图形'窗口显示的几何中，一组点将出现在 滑轮的截面上，这些都是绘制在模型几何上 的点在'点计算'中，我们不能像在'截点'中 那样选取任意位置的点，必须选取这些点中 的一个或多个 点击'图形'窗口中的点即可选中该点，让 我们选择滑轮中心孔 (0, 0) 左右两侧的点。
当您点击它们 (点 36 和 55) 时，其名称会添 加到选择列表将表达式改为 Solid.mises， 并将单位改为 MPa，然后点击'计算' 现在我们创建了'表格 2'，其中显示不同转速 下两个点上的应力 全局计算 由于滑轮在转动过程中会发生轻微弯曲和形 变，因此滑轮的直径并不是一个定值怎样 才能测得其直径随旋转速度的变化呢？ 我们将创建一个变量来描述截面的形变，这 可以通过测量两点间距在不同转速下的变化 来实现为此，我们将用到'全局计算' 首先，创建两个'积分'节点，我们将在每个点 上分别计算积分，它们可以给出各个点上函 数 (我们将在后面定义) 的值 展开'组件 1' 和'定义'节点，右击'定义'，选择 '组件耦合' '积分'，重复该操作两次 点击'积分 1' 节点和我们之前创建'点计算' 时类似，'图形'窗口现在将显示滑轮几何中的 所有点对于本计算，我们。
