流固耦合

贡献者杜强
流固耦合力学是流体力学与固体力学交叉而生成的一门力学分支，它是研究变形固体在流场作用下的各种行为以及固体位形对流场影响这二者相互作用的一门科学。流固耦合力学的重要特征是两相介质之间的相互作用，变形固体在流体载荷作用下会产生变形或运动。变形或运动又反过来影响流体运动，从而改变流体载荷的分布和大小，正是这种相互作用将在不同条件下产生形形色色的流固耦合现象。
中文名
流固耦合
外文名
fluid-structure interaction
研究历史
流固耦合问题的研究历史可追溯到19世纪初，人们对于流固耦合现象的早期认识源于机翼及叶片的气动弹性问题。气动弹性是研究气动力对固体的作用以及固体对流场的反作用的一门科学，核心内容就是气流激振问题。弹性体的叶片在气动力作用下形成气弹耦合的振动，当叶片在振动位移过程中，从气流中吸收的能量大于阻尼功时，振动加剧，颤振发作，也就是通常所说的失速颤振。叶片颤振涉及气动力特性和叶片固体动力特性，叶片颤振的发生与其工作状态有关。失速颤振发生时，大幅的剧烈振动会使叶片在短时间内裂断，后果极为严重。此外，流固耦合问题还在很多工程技术领域得到了研究，例如涡轮机械设计、海岸海洋工程、高层建筑工程、流体管路输送以及人体动脉流动等‘”，而这些工程领域的共同特点就是流体载荷对弹性结构的影响十分重要。
　　流固耦合的数值求解方法在过去数十年问取得了长足的发展，并已经成为研究领域最热门的主题之一。耦合求解过程的核心是计算带有移动边界和移动网格的非定常流动问题，这是因为流动域的大小和形状随着结构的移动或变形在不断变化着。同时，正由于耦合系统中混合了线性和非线性问题，存在了对称和非对称矩阵，包括了显性和隐性的耦合机理，并且出现了物理不稳定条件，使得耦合问题求解十分困难。根据不同的耦合边界处理方法，流固耦合求解方法主要分为两类：浸入边界法(Immersed Boundary Method)和动边界法（Moving Boundary Method）。
浸人边界法最初由Peskin和McQueen在1972年提出，并用于模拟人类心脏中的血液流动。它的基本思想是将复杂结构的边界模化成Navier-Stokes动量方程中的一种体力，并使用简单的笛卡儿网格有效地避开贴体网格生成的困难，提高了计算效率。经过40多年的不断发展和改进，目前浸入边界法已成功应用于生物流体问题、流固耦合问题、物体绕流问题以及多相流问题等。
　　动边界法是目前工程技术研究领域使用最广泛的流固耦合求解方法。为了能够表征边界的移动，通常使用流体方程的任意拉格朗日—欧拉（Arbitrary Lagrangian-Eulerian，简称ALE）形式。该形式的方程可以直接处理移动的边界和耦合面（包括自由表面），但需要确立一个连续的计算网格移动方式。动边界法的流固耦合计算主要关注两个方面的问题，即耦合系统方程的时间积分算法和流固耦合面的处理方法。耦合系统的时间积分算法根据物理问题的相对时间尺度分为显式算法（Explicit Coupling）和隐式算法（Implicit Coupling）；耦合面的处理主要是流体和固体子域间的信息传递，需要考虑3个问题：①流体网格与固体网格间的载荷传递；②流体网格与固体网格间的几何变形传递；③不同时间步长上解的同步问题。因此，根据以上耦合问题的物理特性，有两种求解策略：直接耦合求解（Monolithic/Direct Method）和迭代耦合求解（Partitioned/Iteration/Staggered Method）。[1]
理论
流固耦合作用是自然界客观存在的一种特殊现象，是指流体与固体之间的相互作用。流固耦合现象在自然界随处可见，在台风中剧烈弯曲的棕榈树就是一个流固耦合现象的例子，台风的剧烈载荷作用在棕榈树上使得树发生了明显摇摆，同时弯曲变形的棕榈树也在改变它周围的气流流动情况。在一般情况下，棕榈树的耦合变形对流动的影响不是决定性的，并不会给耦合系统带来严重的后果。然而，当耦合效应下作用在结构上的流体载荷力与结构的固有频率非常接近的时候，流体和固体组成的耦合系统就会发生共振，产生灾难性后果。最典型的例子莫过于1940年11月发生在美国华盛顿州塔科马海峡的吊桥(Tacoma—NarrowsBridge)崩塌事故。从技术角度分析，大桥与风场组成了耦合系统，耦合状态下风流场产生了一定频率的特殊卡门涡脱落现象，而这个频率与耦合系统中的结构固有频率相近，因此系统发生了共振，使得大桥剧烈晃动直至崩塌。[1]
特征
流固耦合问题可由其耦合方程定义，这组方程的定义域同时有流体域与固体域。而未知变量含有描述流体现象的变量和含有描述固体现象的变量，一般而言具有以下两点特征：
1）流体域与固体域均不可单独地求解
2）无法显式地削去描述流体运动的独立变量及描述固体现象的独立变量
从总体上来看，流固耦合问题按其耦合机理可分为两大类:
第一类问题的特征是耦合作用仅仅发生在两相交界面上，在方程上的耦合是由两相耦合面上的平衡及协调来引入的如气动弹性、水动弹性等。
第二类问题的特征是两域部分或全部重叠在一起，难以明显地分开，使描述物理现象的方程，特别是本构方程需要针对具体的物理现象来建立，其耦合效应通过描述问题的微分方程来体现。
实际上流固耦合问题是场（流场与固体变形场）间的相互作用：场间不相互重叠与渗透其耦合作用通过界面力（包括多相流的相间作用力等...）起作用，若场间相互重叠与渗透其耦合作用通过建立不同与单相介质的本构方程等微分方程来实现。[1]
求解方式
求解时有三种方式
1.两场交叉迭代。2.直接全部同时求解。3.有限元求解。
流固耦合的数值计算问题，早期是从航空领域的气动弹性问题开始的，这也就是通过界面耦合的情况，只要满足耦合界面力平衡，界面相容就可以。
气动弹性开始主要是考虑机翼的颤振边界问题，计算采用简化的气动方程和结构动力学方程，从理论推导入手，建立耦合方程，这种方法求解相对容易，适应性也较窄。
现在由于数值计算方法，计算机技术的发展，整个的求解趋向于NS方程(纳维－斯托克斯方程Navier-Stokes equations)与非线性结构动力学。一般使用迭代求解，也就是在流场，结构上分别求解，在各个时间步之间耦合迭代，收敛后再向前推进。好处就是各自领域内成熟的代码稍作修改就可以应用。其中可能还要涉及一个动网格的问题，由于结构的变形，使得流场的计算域发生变化，要考虑流场网格随时间变形以适应耦合界面的变形。
不过现在国外比较时髦的好像都在做系统性的设计问题，数值计算一般已经可以满足需要。在数值计算的初步估计基础上，通过降维模型(reduced order model) 可以很快的得到初步设计方案，再通过详细的数值计算来验证。
目前流固耦合做得比较好的软件GDS Studio、COMSOL和ADINA。
仿真分析编辑
双向耦合
双向耦合仿真思想。耦合仿真思想就是遵循多场耦合思想，是指将不同工程领域多个相互作用的综合分析，求解一个完整的工程问题。为了方便，此处把与一个工程学科求解分析相联系的过程叫做一个物理分析。当一个物理分析的输入依赖于另一个分析的结果，那么这些分析是耦合的。流固耦合的物理场包括流场分析和结构分析，涉及的物理场为流场和应力场。单向流固耦合的思想考虑流体对固体结构的作用，求解结构应力场必须以求解流场为前提，结构应力场分析应依赖流场分析结果。根据物理场的相互关系，可以将流固耦合。 [2]
单向耦合
从分析仿真的过程上讲，普通的仿真过程主要工作包括：分析问题并建立几何模型、选用合适的求解模型、建立有限元网格模型、设置仿真分析、求解和后处理。单向流固耦合分析过程主要包括：流场仿真和结构仿真，不仅每一个过程均包括上述几个过程，而且还包括将流场结果施加给结构分析。流场分析是结构分析准备的前提，求过程始终是先求解流场，再求解结构分析，分成两次求解，但是模型是一一对应的。 [2]

COMSOL
COMSOL集团是全球多物理场建模解决方案的提倡者与领导者。凭借创新的团队、协作的文化、前沿的技术、出色的产品，这家高科技工程软件公司正飞速发展，并有望成为行业领袖。其旗舰产品COMSOL Multiphysics 使工程师和科学家们可以通过模拟，赋予设计理念以生命。它有无与伦比的能力，使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。
1986年7月，公司成立于瑞典，斯德哥尔摩。目前分公司已遍布全球十多个国家，包括丹麦、芬兰、法国、德国、荷兰、挪威、印度、意大利、瑞士、巴西、英国和美国。2014年1月，COMSOL集团宣布：康模数尔软件技术（上海）有限公司作为其中国分公司在上海成立，新公司将设立北京和上海两个分支机构，由COMSOL中国直接运营。
公司名称 COMSOL Inc. 总部地点 瑞典，斯德哥尔摩 成立时间 1986年 经营范围 工程软件开发销售 公司类型 外商独资 员工数 300人（2013年） 中国分公司 康模数尔软件技术(上海)有限公司 主要产品 COMSOL Multiphysics
目录
1 简介
2 详细介绍
▪ 基本信息
▪ 显著特点
3 模块类型
4 外部接口
5 操作平台
简介
COMSOL的起源：COMSOL最先是Matlab的一个工具箱（Toolbox），叫做Toolbox 1.0。后来改名为Femlab 1.0（FEM为有限元，LAB是取用的Matlab），这个名字也一直沿用到Femlab 3.1。
发展至今，COMSOL当前有一个基本模块和八个专业模块：结构力学模块 (Structural Mechanics Module)、化学工程模块 ( Chemical Engineering Module)、热传递模块 ( Heat Transfer Module)、地球科学模块（Earth Science Module）、射频模块（RF Module）、AC/DC模块( AC/DC Module)、微机电模块 ( MEMS Module)、声学模块 (Acoustics Module)。以及反应工程实验室( COMSOL Reaction Engineering LAB)、信号与系统实验室（Signal&System LAB）、最优化实验室(Optimization LAB)、CAD导入模块( CAD Import Module)、二次开发模块( COMSOL ScriptTM)。
详细介绍
基本信息
COMSOL公司是全球多物理场 [1]  建模与仿真解决方案的提倡者和领导者，其旗舰产品COMSOL Multiphysics，使工程师和科学家们可以通过模拟，赋予设计理念以生命。它有无与伦比的能力，使所有的物理现象可以在计算机上完美重现。COMSOL的用户利用它提高了手机的接收性能，利用它改进医疗设备的性能并提供更准确的诊断，利用它使汽车和飞机变得更加安全和节能，利用它寻找新能源，利用它探索宇宙，甚至利用它去培养下一代的科学家。
COMSOL Multiphysics起源于MATLAB的Toolbox，最初命名为Toolbox 1.0。后来改名为Femlab 1.0（FEM为有限元，LAB是取自于Matlab），这个名字也一直沿用到Femlab3.1。从2005年3.2版本开始，正式命名为COMSOL Multiphysics。 [2]
从3.2的版本开始，正式命名为COMSOL Multiphysics，因为COMSOL公司除了Femlab外又推出了COMSOL Script和COMSOL Reaction Engineering等一系列相关软件。这两款软件也相当于Femlab的工具箱，也是为了满足科研人员更高的要求。如在COMSOL Script中，你可以自己编程得到自己想要的模型并求解；你也可以通过编程在COMSOL Multiphysics基础上开发新的适用本专业的软件，也就是一个二次开发工具。所以COMSOL只是个公司名，软件名应该是COMSOL Multiphysics。
Multiphysics翻译为多物理场，因此这个软件的优势就在于多物理场耦合方面。多物理场的本质就是偏微分方程组（PDEs），所以只要是可以用偏微分方程组描述的物理现象，COMSOL Multiphysics都能够很好的计算、模拟、仿真。
2006年COMSOL Multiphysics再次被NASA技术杂志选为"本年度最佳上榜产品"，NASA技术杂志主编点评到，"当选为 NASA科学家所选出的年度最佳CAE产品的优胜者，表明COMSOL Multiphysics是对工程领域最有价值和意义的产品。"
COMSOL Multiphysics是一款大型的高级数值仿真软件。广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，模拟科学和工程领域的各种物理过程。
COMSOL Multiphysics是以有限元法为基础，通过求解偏微分方程（单场）或偏微分方程组（多场）来实现真实物理现象的仿真，用数学方法求解真实世界的物理现象。
大量预定义的物理应用模式，范围涵盖从流体流动、热传导、到结构力学、电磁分析等多种物理场，用户可以快速的建立模型。COMSOL中定义模型非常灵活，材料属性、源项、以及边界条件等可以是常数、任意变量的函数、逻辑表达式、或者直接是一个代表实测数据的插值函数等。
预定义的多物理场应用模式， 能够解决许多常见的物理问题。同时，用户也可以自主选择需要的物理场并定义他们之间的相互关系。当然，用户也可以输入自己的偏微分方程（PDEs），并指定它与其它方程或物理之间的关系。
COMSOL Multiphysics力图满足用户仿真模拟的所有需求，成为用户的首选仿真工具。它具有用途广泛、灵活、易用的特性，比其它有限元分析软件强大之处在于，利用附加的功能模块，软件功能可以很容易进行扩展。
显著特点
■ 求解多场问题 = 求解方程组，用户只需选择或者自定义不同专业的偏微分方程进行任意组合便可轻松实现多物理场的直接耦合分析。
■ 完全开放的架构，用户可在图形界面中轻松自由定义所需的专业偏微分方程。
■ 任意独立函数控制的求解参数，材料属性、边界条件、载荷均支持参数控制。
■ 专业的计算模型库，内置各种常用的物理模型，用户可轻松选择并进行必要的修改。
■ 内嵌丰富的 CAD 建模工具，用户可直接在软件中进行二维和三维建模。
■ 全面的第三方 CAD 导入功能，支持当前主流CAD软件格式文件的导入。
■ 强大的网格剖分能力，支持多种网格剖分，支持移动网格功能。
■ 大规模计算能力，具备Linux、Unix 和Windows 系统下64 位处理能力和并行计算功能。
■ 丰富的后处理功能，可根据用户的需要进行各种数据、曲线、图片及动画的输出与分析。
■ 专业的在线帮助文档，用户可通过软件自带的操作手册轻松掌握软件的操作与应用。
■ 多国语言操作界面，易学易用，方便快捷的载荷条件，边界条件、求解参数设置界面。
模块类型
COMSOL Multiphysics 是多场耦合计算领域的伟大创举，它基于完善的理论基础，整合丰富的算法，兼具功能性、灵活性和实用性于一体，并且可以通过附加专业的求解模块进行极为方便的应用拓展。
AC/DC模块AC/DC Module
传热模块Heat Transfer Module
CFD模块CFD Module
化学反应工程模块Chemical Reaction Engineering Module
RF模块RF Module
结构力学模块Structural Mechanics Module
微流模块Microfluidics Module
电池与燃料电池模块Batteries & Fuel Cells Module
MEMS模块MEMS Module
岩土力学模块Geomechanics Module
多孔介质流模块Subsurface Flow Module
电镀模块Electrodeposition Module
等离子体模块Plasma Module
声学模块Acoustics Module
管道流模块 Pipe Flow Module
化学腐蚀模块 CorrosionModule
非线性力学模块 Nonlinear Structural Materials Module
优化模块Optimization Module
材料库Material Library
CAD导入模块
SpaceClaim®同步链接模块
MATLAB®同步链接模块
AutoCAD®同步链接模块
Inventor®同步链接模块
Pro/ENGINEER®同步链接模块
SolidWorks®同步链接模块
外部接口
■ SolidWorks实时交互
■ Simpleware ScanFE 模型导入
■ MATLAB 和Simulink 联合编程
■ MatWeb 材料库导入
■ Excel®实时链接
■ ECAD导入模块
■ 基于Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2)云计算。
操作平台
■ Windows
■ Linux
■ Mac OS
参考资料
1.  多物理场仿真百科  ．COMSOL[引用日期2019-04-29]
2.  COMSOL 仿真软件发布回顾  ．COMSOL[引用日期2014-11-11]
comsol 5.4是一款全球通用的基于高级数值方法和模拟物理场问题的仿真平台，软件全称为comsol multiphysics 5.4，由COMSOL Compiler和COMSOL Server两大模块组成，全新发布的COMSOL Multiphysics和COMSOL Server产品为数值仿真专业人员提供了行业领先的集成式CAE软件环境，用于创建多物理场模型和构建仿真App应用程序，实现了仿真App在世界各地的合作者与客户之间的轻松部署。可以实现建模工作流程中涉及的所有步骤：从几何建模、定义材料属性、设置物理场来描述物理现象，到求解模型，以及为提供准确可信的结果对模型的后处理。其中COMSOL Compiler可以创建可独立运行App，而COMSOL Server可以在组织内高效管理、部署、分发仿真App。同时这款软件还可以任意组合各附加各种功能模块，包括波动光学模块、射线光学模块、等离子体模块、结构力学模块、声学模块、地下水流模块、管道流模块、传热模块、化学反应工程模块、电镀模块等等，从而进一步扩展 COMSOL Multiphysics和COMSOL Server的强大功能，实现电磁学、结构力学、声学、流体流动、传热和化工的多物理场耦合仿真。软件功能功能进行了全面升级和优化，新版本引入了许多新的建模工具、多项重要的性能改进、全新的“复合材料模块”以及可用于编译可独立运行的仿真 App 和数字孪生模型的 COMSOL Compiler。借助 COMSOL Compiler，您可以将通过“App 开发器”创建的 App 编译为可执行文件分发给任何人使用，这些 App 运行时不受许可证限制。根据您的仿真需求，扩展产品可自由组合使用，仿真专业人员可以借助于 COMSOL Multiphysics 中自带的“App 开发器”，为仿真模型创建清晰直观的定制化用户界面，将其转化为可以在 COMSOL Multiphysics 或 COMSOL Server 中运行的、易于使用的仿真 App。小编在这里给大家带来的是comsol multiphysics 5.4中文破解版下载，附带的破解文件可以完美激活软件，亲测可用，并且文中带有详细的安装破解图文教程，欢迎有需要的朋友们前来下载体验！

软件功能

一、多物理场仿真带来精确的分析结果
工程仿真成功的关键往往取决于是否能够开发出通过实验验证的模型，以取代传统单纯依靠实验和原型的方式，同时能够从更深层面上理解产品的设计和流程，为之后的设计改进积累，打下基础。与实验或原型测试相比，建模仿真可以帮助开发人员更快、更有效、更精确地优化产品和过程。
对于comsol multiphysics用户来说，建模不再受制于其他仿真软件常常存在的各种限制，用户可以自由控制模型的各个方面。软件支持将任意数量的物理场现象耦合在一起，不仅如此，您还可以直接在图形用户界面（GUI）使用方程和表达式来输入用户自定义参数，以传统方法难以实现，甚至是完全无法实现的创造性方式来进行仿真。
精确的多物理场模型能够考虑各种可能的工况和相关的物理效应，能够帮助您理解、设计和优化真实工作条件下的产品和过程。
二、统一的建模工作流程
使用comsol multiphysics建模意味着，您可以在一个软件环境中，任意地切换电磁学、结构力学、声学、流体流动、传热和化学反应现象，或通过偏微分方程组建模的任何其他物理场等多个仿真。您还可以在单个模型中将这些领域的物理现象进行组合。COMSOL Desktop用户界面为您提供了完整的仿真环境和始终一致的建模工作流程，无论您想要分析和开发哪种类型的设计或过程，都可以遵循同样的建模流程。

三、几何建模和 CAD 软件接口
1、操作、序列和选择
comsol multiphysics的核心功能提供了丰富的几何建模工具，支持通过实体对象、表面、曲线和布尔操作等来创建零件。您可以通过操作序列来创建几何实体，序列中的每个操作都可以输入控制参数，方便您在多物理场模型中轻松地进行编辑和参数化求解。几何模型中的定义与其相应的物理场设置之间相互关联，这意味着只要几何模型发生变化，软件便会自动将此变化反应到所有与其关联的模型设置中。
您可以将几何模型中的材料域或表面等几何实体进行分组，创建不同的选择，并在定义物理场、划分网格以及后处理等后续操作中使用这些选择。不仅如此，您还可以通过一系列操作来创建参数化几何零件（包括相关选择），然后将它们存储到“零件库”中，以便在多个模型中重复使用。
2、导入、修复、特征修复和虚拟操作
CAD 导入模块和 ECAD 导入模块 支持将所有标准 CAD 和 ECAD 文件导入到 COMSOL Multiphysics 中。设计模块进一步扩展了 COMSOL Multiphysics 的几何操作功能。“CAD 导入模块”和“设计模块”均支持对几何模型执行修复和特征去除操作。软件也支持对表面网格模型（如 STL 格式）的导入，用户还可以通过 COMSOL Multiphysics 中的后续操作将其转换为几何对象。与几何序列中的其他操作类似，导入操作也可以与选择和其它相关操作结合使用，以执行参数化和优化分析。
作为特征去除和修复功能的备选方案，COMSOL软件还支持一些“虚拟操作”。对于如长条面和小面等这些几何特征，建模时包含它们通常并不提高仿真精度，虚拟操作可以用于去除这些几何特征对网格的影响。与特征去除功能不同的是，虚拟操作可以在不改变几何的曲率或保真度的情况下，生成更优质的网格。

四、众多预置接口和功能，支持基于物理场建模
COMSOL软件提供了一系列预定义的物理场接口，用于模拟各种物理现象，其中包括了很多常见的由多个物理场共同作用引起的现象。物理场接口是专门针对特定科学或工程领域问题建模的用户界面，用户在其中可以自由设定模型的各个方面 - 从参数定义、离散化，到分析和求解结果。
当选定某个特定的物理场接口后，软件会给出相应的研究类型供用户选择，例如瞬态或稳态求解。除此之外，软件还会自动推荐合适的数值离散化方法、求解器设置，以及对应于该物理现象的可视化和后处理图表。用户还可以对物理场接口进行自由组合，用来描述涉及多种物理现象的复杂过程。
comsol multiphysics平台软件预置了大量的核心物理场接口，涉及固体力学、声学、流体流动、传热、化学物质传递和电磁学等诸多领域。COMSOL产品库中包含的附加模块提供了丰富的专业用户界面，扩展了软件在相应领域的建模功能，是对软件核心建模功能的有力补充。
五、基于方程建模带来灵活、透明的建模功能
要想真正推动科学与工程研究及创新，软件工具仅提供一成不变的工作环境是远远不够的。理想的软件应该直接在用户界面中提供模型定义，并支持用户根据数学方程进行定制。COMSOL Multiphysics的功能应运而生，完全具备这种级别的灵活性，在生成数值模型之前，其内置的方程编译器可以先快速地编译表达式、方程及其他数学描述。软件支持在物理场接口中添加和定制表达式，用户可以将这些表达式自由耦合，从而模拟多物理场现象。
丰富的定制功能不仅限于此。借助“物理场开发器”，您还可以根据自己的方程来创建新的物理场接口，并在之后的建模工作中调用和修改这些接口，也可以将其分享给其他同事。

六、自动和手动网格剖分
根据物理场的类型或多物理场组合，COMSOL Multiphysics提供了多种模型离散化和网格剖分方面的方法供您选择。离散化方法主要是基于有限元方法（相关方法的完整列表，请参见本页的求解器一节），而通用的网格剖分算法可以使用相应的单元类型来创建与所用数值方法相匹配的网格。例如，默认算法可以采用自由四面体网格，或采用四面体与边界层网格的组合，来实现更迅速、更精确的求解。
对于所有网格类型，都可以在求解过程中或研究步骤序列中执行网格细化、重新剖分网格或自适应网格剖分操作。
七、研究步骤序列、参数研究和优化
1、研究或分析类型
当您选中某个物理场接口后，COMSOL Multiphysics会给出相应的研究（分析类型）。例如，对于固体力学分析，软件会建议您执行瞬态、稳态或特征频率研究；对于 CFD 问题，软件则只建议您使用瞬态和稳态研究。当然，您也可以自由地选择其他研究类型。 用户可以通过设定一系列研究步骤来构建求解过程，其中，用户可以选择每个研究步骤中所求解的模型变量。在求解序列中，任何研究步骤所得到的解都可以用作后续研究步骤的输入。
2、扫描、优化和估计
任何研究步骤都可以通过参数化扫描来运行，参数化扫描可以基于模型中的一个或多个参数，包括几何参数、物理场定义中的设置等。您可以使用不同的材料及其定义的属性来执行扫描，也可以对一组定义的函数执行扫描。
您可以使用优化模块执行优化研究，对多物理场模型进行拓扑优化、形状优化或参数估计。COMSOL Multiphysics提供无梯度和基于梯度两种优化方法。最小二乘法公式和一般优化问题公式可用于参数估计。软件还提供内置的灵敏度研究，用于计算目标函数相对于模型中任何参数的灵敏度。
八、先进的数值方法实现精确求解
COMSOL Multiphysics的方程编译器为数值引擎提供了最佳动力：用于稳态（稳定）、瞬态、频域和特征频率研究的全耦合偏微分方程组。软件使用有限元法（FEM），对偏微分方程组的空间变量 (x, y, z) 进行离散化处理。对于某些特定问题，也可以使用边界元法（BEM）将空间离散化。对于空间和时间相关的问题，则使用直线法，其中使用 FEM（或 BEM）将空间离散化，从而形成常微分方程组（ODE）。然后使用包括时间步进的隐式和显式方法在内的高级方法来求解这些常微分方程。

九、丰富的可视化和后处理工具帮助展示建模结果
尽情展示您的仿真结果吧！COMSOL Multiphysics提供了强大的可视化和后处理工具，可以帮助您以简洁有效的方式展示您的仿真结果。您可以使用软件的内置工具，也可以在软件中输入数学表达式，通过派生物理量来增强可视化效果。因此，您可以在 COMSOL Multiphysics中生成与仿真结果有关的任何物理量的可视化效果。
可视化功能包括表面图、切面图、等值面图、截面图、箭头图和流线图等众多绘图类型。软件提供一系列数值后处理工具用于计算表达式，例如积分和导数。您可以计算实体、表面、曲边以及点上的任意物理量或派生物理量的最大值、最小值、平均值和积分值。许多基于物理场的模块还包含了特定工程和应用领域的专用后处理工具。
十、仿真 App 在分析、设计和生产之间架起沟通的桥梁
在许多组织中，往往都是少数的数值仿真专业人员需要为一个庞大的群体服务，后者通常是从事产品开发、生产人员，或者研究物理现象和过程的学生。为了顺应这一市场需求，COMSOL Multiphysics提供了开发仿真 App 的强大功能，借助“App 开发器”，仿真专业人员可以为原本通用的计算机模型创建直观且极具特色的用户界面 - 开发随时可用的定制 App。
您可以从通用模型着手，开发多个不同的 App，每个 App 都可以针对特定的任务而内置有限的输入和输出选项。App 既可以在客户端运行，也可以通过网页浏览器运行，其中可以包含用户文档，还可供您检查“允许范围内的输入”，并通过单击按钮生成预定义的报告。您可以使用 COMSOL Server的App管理和分发工具，通过网络或 Web 访问方式将开发完善的 App 分享给设计团队、制造部门、工艺操作员、测试实验室、用户以及客户使用。

软件特色

1、求解多场问题—求解方程组，用户只需选择或者自定义不同专业的偏微分方程进行任意组合便可轻松实现多物理场的直接耦合分析。
2、完全开放的架构，用户可在图形界面中轻松自由定义所需的专业偏微分方程。
3、任意独立函数控制的求解参数，材料属性、边界条件、载荷均支持参数控制。
4、专业的计算模型库，内置各种常用的物理模型，用户可轻松选择并进行必要的修改。
5、内嵌丰富的 CAD 建模工具，用户可直接在软件中进行二维和三维建模。
6、全面的第三方 CAD 导入功能，支持当前主流CAD软件格式文件的导入。
7、强大的网格剖分能力，支持多种网格剖分，支持移动网格功能。
8、大规模计算能力，具备Linux、Unix 和Windows 系统下64 位处理能力和并行计算功能。
9、丰富的后处理功能，可根据用户的需要进行各种数据、曲线、图片及动画的输出与分析。
10、专业的在线帮助文档，用户可通过软件自带的操作手册轻松掌握软件的操作与应用。
11、多国语言操作界面，易学易用，方便快捷的载荷条件，边界条件、求解参数设置界面。

安装破解教程

1.本站下载压缩包，解压后获得安装包和许可证文件

2.对于安装包COMSOL.5.3.1.229_DVD.iso镜像文件，你可以将其解压缩，也可以直接右键点击它进行镜像装载，小编的系统是win10，所以直接装载了，然后找到里面的setup.exe双击开始安装，选择中文，点下一步继续

3.选择“新安装COMSOL 5.4”

4.选择接受协议，选择许可证文件

5.浏览选择crack文件夹内的”LMCOMSOL_Multiphysics_SSQ.lic”许可证文件（本许可证文件不可删除，要不破解会失效）

6.填写用户信息，点下一步

7.勾选安装组件，选择安装目录，然后点击“下一步”，

8.切记，去掉“安装完成后检查更新”和“启用自动检查更新”前面的勾，然后点击“下一步”，

9.勾选“为所有用户安装LiveLink for Excel”，然后点击“下一步”，

10.点击安装，耐心等待

11.安装完成，完成，运行软件，正常打开。，所有功能都可以免费使用了

关于COMSOL Server版安装激活
1.在上面安装中，加载许可证文件，LMCOMSOL_Server_SSQ.lic
2.选择组件，安装文件夹和选项。在安装步骤“选项”中选择“安装后检查更新”和“启用自动检查更新”
3.（可选）如果安装COMSOL服务器，UNTICK“创建管理用户”和TICK“Windows身份验证”！
3.1以管理员身份运行“server_install_workaround”中的“COMSOL_Server_Workaround.bat”_SolidSQUAD_文件夹的文件夹

3.2等到脚本完成
4.（可选）如果安装COMSOL Server，安装完成后打开
在Web浏览器中输入“http：// localhost：2036”，然后使用Windows帐户名和密码登录

更新日志

一、comsol multiphysics 5.4主要新增功能：
1、新产品：复合材料模块
新增的“复合材料模块”支持对复合材料层合板进行建模，其中提供一系列前后处理工具用于分析具有数十或数百层的结构。通过将“复合材料模块”与多层壳新功能（在“传热模块”和“AC/DC 模块”中提供）结合使用，用户可以对复合材料执行多物理场分析，例如焦耳热与热膨胀耦合分析。
2、核心功能概述
COMSOL Multiphysics 5.4软件的核心功能改进包含多个特征，方便您更有效地创建模型。您可以使用多个参数节点在模型中对参数集进行分组，还可以参照多个参数节点，执行参数化扫描。除此之外，您还可以对“模型开发器”中的大多数节点进行分组，并基于选择为几何模型指派定制的着色方案。在新版本的各项性能改进中，值得一提的是采用了新的内存分配机制，对于搭载 Windows® 操作系统并使用较新处理器（拥有 8 个以上处理器内核）的计算机而言，计算速度提升了数倍。
3、电磁学概述
“AC/DC 模块”针对电磁建模新增了一个“零件库”，其中包含完全参数化的可以快速生成的线圈和磁芯零件。同样，“RF 模块”的 RF 材料库也得到了增强，其中新增的基板材料可用于模拟印刷射频、微波和毫米波电路。“射线光学模块”中模拟结构-热-光学性能（STOP）分析的建模工具得到了改进。最后，“半导体模块”中新增了一个可与静电 接口连接的薛定谔-泊松方程 多物理场接口。
4、结构力学和声学概述
“结构力学模块”针对结构和声学建模新增了冲击响应谱分析工具，还增加了两个新模型用于演示该功能。您现在可以使用“非线性结构材料模块”和“岩土力学模块”，模拟开裂导致的脆性材料损伤。“多体动力学模块”中添加了流-固耦合 (FSI)，用于研究机构与流体相互作用的问题。同时，“声学模块”新增了一个端口边界条件，您可以更方便地计算声传播损失和声插入损失；此外，新增的非线性 Westervelt 选项还支持模拟声压级较高的压力声学。
5、流体流动和传热概述
“CFD 模块”引入了两个主要更新：大涡模拟 (LES) 建模功能和一套全面改进的多相流建模工具，包括一个用于多相流的全新 FSI 接口。此外，“管道流模块”还添加了多物理场功能，新增了可与单相流接口连接的管接头 多物理场接口。“传热模块”中新增的热辐射方法支持漫反射-镜面反射表面和半透明表面，可用于模拟多层薄结构中的传热。
6、化学和电化学概述
新版本针对“化学反应工程模块”的用户改进了热力学 接口，并新增了一个模拟乙烯到乙醇气相转化的 App。“电池与燃料电池模块”针对电化学建模提供了一个用于创建电池集总模型的新工具，“腐蚀模块”的用户现在可以使用水平集 多相流接口。
二、comsol multiphysics 5.4发布亮点更新列表
1、核心功能
新产品：COMSOL Compiler
“模型开发器”包含多个参数 节点
“模型开发器”中的节点支持分组到文件夹
基于选择对模型着色
加快 Windows 操作系统上的求解速度
2、电磁学
完全参数化、方便建模的线圈和磁芯零件
多层薄结构中的电流和焦耳热分析
新增 40 余种基板材料，用于印刷射频、微波和毫米波电路
新增用于薄金属层和抗反射涂层的边界条件
新增用于半导体仿真的薛定谔-泊松方程 接口
用于射线光学的新增和更新零件库
功能更强大的 STOP 分析
用于射线光学的光色散模型
3、结构力学和声学
复合材料模块
冲击响应谱分析
用于增材制造的材料活化
基于基本单元的微结构建模
轴对称壳
软接头
用于壳、膜、结构装配和多体动力学的 FSI
橡胶 Mullins 效应
混凝土等脆性材料损伤模型
声学端口
非线性声学 Westervelt 计算
4、流体流动和传热
大涡模拟 (LES)
多相流 FSI
新增用于自由和多孔介质流动的相传递模型
多孔介质多相流
更新的 Euler-Euler 公式、水平集公式和混合物模型公式
新增非牛顿流体模型
漫反射-镜面反射表面和半透明表面热辐射
任意数量光谱带的表面对表面辐射
光扩散方程
多层薄结构中的传热
5、化工
更新的热力学 接口
Maxwell-Stefan 扩散中的平衡反应
稀物质传递 接口现在支持反应流 多物理场耦合
电池集总模型
膜（如用于电渗析）边界条件

飞行器结构及其设计与强度理论
▪ 破损安全结构 ▪ 复合材料结构 ▪ 蒙布式结构 ▪ 铆接结构 ▪ 焊接结构
▪ 胶接结构 ▪ 胶接点焊结构 ▪ 刚架式结构 ▪ 薄壁结构 ▪ 整体结构
▪ 桁梁式结构 ▪ 硬壳式结构 ▪ 半硬壳式结构 ▪ 夹层结构 ▪ 蜂窝结构
▪ 防热结构 ▪ 密封结构 ▪ 消声结构 ▪ 吸波结构 ▪ 透波结构
▪ 耐坠毁性 ▪ 屏蔽结构 ▪ 安全寿命设计 ▪ 声疲劳 ▪ 耐久性设计
▪ 损伤容限设计 ▪ 止裂 ▪ 方案设计 ▪ 初步设计 ▪ 细节设计
▪ 可靠性设计 ▪ 优化设计 ▪ 强度 ▪ 张力场 ▪ 张力场梁