模型开发器中的选择
“选择”是创建本文开头演示的仿真 App 的关键。首先,我们来回顾一下选择的概念以及它们在 COMSOL Multiphysics软件中的用法。
在模型开发器中,指定选择可以在分配材料属性、边界条件和其他模型设置时,对域、边界、边或点进行分组。我们可以通过在组件 >定义 节点下添加子节点来创建不同类型的选择。这些可以在整个模型组件中重复使用。
下面,我们以边界条件的选择为例来说明如何使用选择。当我们选择一些边界与某个边界条件关联时,可以直接在 COMSOL Desktop环境的图形窗口中单击那些边界。这是默认选项,称为手动选择。然后这些边界将被添加到该边界条件的局部选择中。
该模型模拟了一个静态层流微混合器,混合器具有两组平行的分离-再成形-重组混合单元。每个混合单元使流体层的数量增加了一倍,从而实现快速混合过程。以标量混合质量为输出结果,通过计算出口处的浓度曲线的相对方差来定义。
该模型在几何 序列中具有一个 CAD 导入节点,如下图所示。
为了使仿真 App 不依赖导入 CAD 格式文件的尺寸,该模型还添加了 缩放 操作,并设置参数为 ,如下图所示。
使用新表单向导创建第一个仿真 App
现在,让我们基于微混合器模型创建一个仿真 App。在主屏幕 选项卡上,从模型开发器切换到 App 开发器,然后单击新建表单,打开新建表单向导。
在输入/输出页面,将表单标题 更改为 Main,并将表单名称 更改为 main。然后,双击左侧的树使以下参数在表单中可用(详请参见下图):
- 入口浓度
- 扩散系数
- 平均速度
- 几何比例
此外,双击全局计算 节点以显示计算出的混合质量。
在按钮页面中,双击计算研究1 以添加计算按钮。
下一步,将 App 布局模式切换为栅格模式。通过选择增长列,增长行,对齐 >水平填充,以及对齐 >垂直填充,使图形对象可调整大小。有关如何执行此操作的详细说明,请参阅COMSOL App 开发器简介(5.5版本)中第 116-117 页。
在运行时最大化整个 App 窗口可能更为方便。在 App 开发器 中,单击 App 开发器模型树中的主窗口节点,然后在设置窗口中的大小部分,选择初始大小最大化,就可以启用这个功能。
如下图所示,单击并选择新行中最左边的单元格。
右键单击按钮,然后选择对齐 >右对齐以更好地放置按钮。
同样,浏览并双击模型 >组件1 >几何1 和 GUI 命令 >图形命令 >缩放范围,以将这些操作添加到命令序列中。此外,根据下图,使用命令序列下方的编辑变元按钮,或在绘制几何1和缩放范围命令的变元字段中,手动键入。
选择边界
现在,我们添加两个按钮来选择边界:一个按钮用于入口边界,另一个按钮用于出口边界。
单击与计算 按钮相同的行中最左边的空白单元格。
使用编辑器工具窗口,浏览并右键单击模型 >组件1 >定义 >选择 >入口边界 >按钮。
根据下图,通过浏览并右键单击模型 >组件1 >定义 >选择 >出口边界 >按钮,然后将按钮的相应文本更改为出口,重复上述步骤以创建出口按钮。
要查看单击选择按钮后用户界面的显示方式,请参阅本文末尾更高级版本的仿真 App 图示。
在使用新的选择按钮之前,我们还需要在用于计算混合质量的平均算子中使用选择。在模型开发器中,转到组件1 >定义 >平均值1 和组件1 >定义 >平均值2,然后根据下图将选择 分别更改为入口边界 和出口边界。
找到阶跃函数组件1 >定义 >阶跃1的设置窗口。在平滑部分中,在过渡区域的大小输入。这样可确保在从 0 增加到 1 时,阶跃函数的过渡区域为通道宽度的 10%。过渡过于尖锐可能会导致粗糙网格存在收敛问题。在本文的后面,我们将看到如何使用此阶跃函数来设置自定义浓度曲线。
用于流入浓度的变量
在组件1 >定义 >变量,定义新的变量 使表达式 等于 。
使用数据访问控制单元大小
为了让用户控制单元的大小,请通过单击模型开发器的开发工具 选项卡中的相应按钮来启用数据访问。这样我们就可以访问单元大小的大小 属性,并在仿真 App 中使用它。
这样做将为预定义的大小添加一组合框对象,如下图所示。请注意,我们可能需要使用合并单元格来获得所需的布局。
测试仿真 App
测试该仿真 App需要导入 CAD 文件 split_recombine_mixer.mphbin,并使用输入参数,如下图所示。这些参数将重现微流体模块中可用的教程模型的结果。
启用其他 CAD 格式
启用任何格式的 CAD 导入取决于附加产品,我们需要在模型开发器中的几何 序列中为 CAD 导入节点显式启用任何文件格式。为此,需启用数据访问,操作与上述的启用用户单元大小控制时相同。在导入设置窗口中,选中源 旁边的复选框,然后更改为任何可导入文件,如下图所示。此处可用的选项将取决于可用的附加产品。
整理仿真 App
在可下载文件列表中,我们会找到此仿真 App 的稍微复杂的版本,文件名为 micromixer_app.mph。此版本仿真 App 的界面组织得更好,所有按钮都作为功能区项来使用,各种输入和输出分别布置在 CAD、网格、传递,流动 和结果 的子表单中,并通过表单集合进行汇总,如下图所示。此外,在文件菜单中,还有保存,另存为,重置 和报告 选项。
但是,即使在此版本的仿真 App 中,也无需编程。使用表单编辑器,仅需要几步就可以创建它。为了使仿真 App 简洁明了,其中并未设置错误检查和文档。我们可以在 COMSOL Multiphysics 案例库中找到更多高级仿真 App。
螺旋静态混合器n.comsol.com
仿真 App 的潜在扩展
本文介绍了如何创建包含 CAD 导入和选择的仿真 App 而无需进行任何编程。仿真 App 有两种类型的入口和出口边界条件,使用本文介绍的技巧可以轻松扩展仿真 App 的其他边界条件。例如,仿真 App 还可以为其他类型的边界条件添加更多的选择,例如对于设置固定压力值或对滑移流进行建模。该仿真 App 演示了计算流体动力学和稀物质传递。您也可以轻松地为另一个物理领域创建类似的仿真 App,例如结构力学、声学、电磁学或传热。
下载仿真 App 文件
单击下面的按钮,下载本文中讨论的仿真 App。通过学习该仿真 App,激发创建您自己的仿真 App(并添加专门功能)的灵感!
支持 CAD 导入和选择的 Appn.comsol.com
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