| 摘要： 化工中数学建模已经逐渐在优化新、老工艺和原型上显示出越来越重要的作用。人们可能理解工艺的内部工作原理，但在确定最佳参数时却需要大量的工作――例如反应器及其单元的尺寸，各种物料的正确用量和配比，或者最佳流速。过去人们常常通过反复试验，或依靠经验来解决这类问题，然而，如果要建立和测试大量原型装置，这种方法会花费大量的时间和金钱。幸运的是，当今数学建模工具可以让人们建立虚拟的原型来揭示工艺过程中的内部机制。使用软件可以方便地修改任意参数，并立即看到效果。无论是多么地非常规，这种能力也鼓励着研究者开展创新工作，并提出完全崭新的尝试和方法，特别是在微流、药理、生物科技及新材料等领域。 仿真的实际应用化工工程师如何进行仿真？荷兰的阿姆斯特丹自来水公司采用臭氧替代氯净化剂，工程师希望能找到最优配置来分布这些物质。COMSOL Multiphysics数学建模软件让工程师得以方便地测试各种可能的配置，以最低的成本净化最大数量的自来水。Outokumpu Copper R&D (Västerås, Sweden)的工艺... |
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| 仿真科学与技术不仅仅是一种新的教学方法，她是一种将理论与实践相结合的新教学手段，更是未来智能化教育的基础。作为经理论研究和实验研究之后的一种重要的认识和改造客观世界的重要手段，仿真科学与技术经过多年的发展，已经能够运用数学方法构造复杂的物理模型，提示真实世界的变化规律。目前，仿真所涉及的领域已扩展到物理、生命、宇宙、社会等各种真实系统。 在全球各著名高校，COMSOL Multiphysic已经成为教授有限元方法以及多物理场耦合分析的标准工具，COMSOL Multiphysics以其高效的计算性能和杰出的多场双向直接耦合分析能力实现了高度精确的数值仿真。广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”。COMSOL Multiphysics Tortuous Reactor仿真教学是具有综合作用的教育手段，学生置身于仿真环境中，可以充分调动感觉，运动和思维，极大地提高了学习效率。曾经有教育心理学家对采用仿真教... |
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| 随着数学建模在医疗诊断方面的应用，医生治病的概念已经不仅仅局限在病床旁给病人看病了。然而，这项技术在多个领域中的普及应用，实践科学家和工程师们已经不再需要“典型的”实验样本。具有多个领域研究背景的Louisiana州立大学保健科学中心Steven Conrad博士就在他的研究中很好的利用了数值模拟技术。在作为医生的工作中，他通过COMSOL Multiphysics建模仿真来研究人造器官。 人造肾脏仿真 Conrad博士的数学仿真经历开始于对生理学系统仿真，特别是对于人造肾脏的模拟。他说：“我认为仿真模拟会为大大提高人造器官的设计的效率。然而直到前不久，人造器官还是一直是在靠经验的设计，仿真模拟并没有取得好的进展。当我看到一篇关于利用限元提高供氧系统的设计效率文章后，得到了很大的启发。” “我想模拟人造肾中光纤薄膜平面上流体和分子传输情况，但是我没有时间自己去编写代码。自从开始使用COMSOL，我就立刻喜欢上了有限元这... |
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| 研讨会作为技术交流和思想交流的重要手段，越来越多的受到学术界和企业界的重视。多物理场耦合解决方案知名供应商中仿科技公司多年来连续举办有限元多物理耦合分析研讨会，介绍COMSOL Multiphysics模拟分析软件，讨论如何使用计算机辅助工程（CAE）和有限元数值方法（FEM），促进学术研究与产品开发。计算机辅助工程分析已经是科学研究和产品开发过程中不可或缺的工具。计算机辅助工程分析也就是众所周知的计算机仿真，仿真的范畴普遍应用在任何的工程和科学领域。使用COMSOL Multiphysics对太阳能电池板进行流固耦合分析 全球多物理场耦合分析(Multiphysics)领导者COMSOL集团总裁Svante博士表示，CAE软件已经成为产品开发的必备工具，和实验研究相辅相成，这是科研发展的必然的趋势，也符合目前国际上所提倡的高效、节能、环保的要求。而对于CAE软件，随着科研的深入，以及交叉学科的发展，多物理场功能也成为了CAE软件的必备功能。COMSOL Multiphysics正是在这... |
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| 在VCSEL诞生之前，传统的边发射激光器一直在光通信中扮演着主要角色。尽管这些年来，边发射激光器在结构优化，制造技术，工作特性以及应用领域方面都取得了巨大进展，但仍存在一些不足。比如在芯片解理之前，不能进行单个器件的基本特性测试；光束发散角过大且呈椭圆状；不易构成二维光源阵列；而且制造成本也仍然偏高。正是在这样的背景下诞生了垂直腔面发射的激光器。VCSEL是光从垂直于半导体衬底表面方向出射的一种半导体激光器，具有模式好、阈值低、稳定性好、寿命长、调制速率高、集成高、发散角小、耦合效率高、价格便宜等很多优点。 光通信领域的科学家和工程师们非常熟悉垂直腔表面发射激光器(VESEL)的优点，VCSEL是光从垂直于半导体衬底表面方向出射的一种半导体微型二极管。器件制造商一直在寻求新方法使得器件体积更小、制造更简单、成本更低，同时改善器件的电流处理能力，最终提高器件效率和可靠性。研究人员取得这些目标的关键就是精确的数学模型。为了创建激光器的有限元模型，英国普利茅斯Honeywell实验室高级研究员J. A... |
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| 数学模拟已经远远超出实验室研发的范围, 逐渐成为制造工业中的制胜法宝。法国RocTool公司的成功就是一个典型的例子。RocTool公司José Feigenblum博士说：“很难想象如果没有COMSOL Multiphysics的帮助，复合型材料快速制模技术能有今天的成就。不得不承认，我们公司的成功和软件强大的仿真能力有着密不可分的关系。” 仅仅在五年前，RocTool公司还没有成熟的虚拟仿真技术。在引进COMSOL Multiphysics之后，通过模拟仿真逐开发出Cage System成型技术。如果没有软件模拟的帮助，RocTool公司很难满足每一个客户不同的要求。 RocTool是拥有复合型材料快速制模专利技术授权的创新型公司。他们的顾客涉及大型汽车制造、飞机制造、体育和娱乐设备制造等行业，他们的共同特点是采用轻质高强度复合材料作为主要组件的材料（图1）。RocTool公司不涉及具体的加工制... |
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| 在科技高速发展的时代，科研人员开发出各式各样的材料热动力学数据库，通过选择合适的数据库，就可以计算得到需要的材料设计信息。在集成材料和工艺仿真中，仅有热力学信息是不够的，体系的动力学信息也非常的重要。常见的典型问题包括相变、固化、界面反应以及微结构演化等复杂物理过程，这些物理问题都涉及到复杂的热力学和动力学过程。一般情况下，研究这一类物理问题需要创建动力学模型，而动力学模型中往往涉及热力学参数。因此，对于集成材料与工艺仿真来说，热动力学软件与动力学模型的耦合计算至关重要。 在众多材料和工艺仿真方面的软件中，COMSOL Multiphysics以其多物理场耦合方面的优势和灵活的外部应用程序接口（API），使得COMSOL Multiphysics在多物理场求解方面展现出非凡的解决问题的能力。中山大学黄智恒教授一直致力于集成材料与工艺模拟与仿真方面的研究，最近黄教授巧妙地将材料热力学计算软件MTDATA以及科学计算软件MATLAB，成功的应用到了COMSOL Multiphysics多物理场耦合计算中... |
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| 随着计算机技术的迅速发展，在工程领域中，有限元分析（FEA）越来越多地用于仿真模拟，来求解真实的工程问题。这些年来，越来越多的工程师、应用数学家和物理学家已经证明这种采用求解偏微分方程（PDE）的方法可以求解许多物理现象，这些偏微分方程可以用来描述流动、电磁场以及结构力学等等。有限元方法用来将这些众所周知的数学方程转化为近似的数字式图象。早期的有限元主要关注于某个专业领域，比如应力或疲劳，但是，一般来说，物理现象都不是单独存在的。例如，只要运动就会产生热，而热反过来又影响一些材料属性，如电导率、化学反应速率、流体的粘性等等。这种物理系统的耦合就是我们所说的多物理场，分析起来比我们单独去分析一个物理场要复杂得多。很明显，我们现在需要一个多物理场分析工具。在上个世纪90年代以前，由于计算机资源的缺乏，多物理场模拟仅仅停留在理论阶段，有限元建模也局限于对单个物理场的模拟，最常见的也就是对力学、传热、流体以及电磁场的模拟。看起来有限元仿真的命运好像也就是对单个物理场的模拟。现在这种情况已经开始改变。经过数十年的努力，计算科学的发展为我们提供了更灵巧简洁而又快速的算法，更强劲的硬件配置，使得对多... |
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