COMSOL Multiphysics

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“模型管理器”的用戶帶來了諸多更新，包括：支持將相關數據文件作為文件集存儲在數據庫中（例如 CAD 裝配）；將模型生成的數據文件寫入數據庫；以及對標記操作和標記樹的各項改進。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新及其他新增功能。

支持具有多個相關數據文件和所有 CAD 格式的文件集

“模型管理器”數據庫現在支持將多個相關數據文件作為文件集存儲在數據庫中，例如 CAD 裝配的外部組件文件或報告的輔助文件。所有 CAD 格式（包括 CAD 裝配）現在都可以導入到“模型管理器”數據庫，并與“模型開發器”中的?CAD 導入?功能一起使用。從文件系統將 CAD 裝配導入數據庫時，會自動導入其外部組件。您可以通過“模型管理器”工作區中的設置?窗口來查看和更新文件集的內容。

現在支持導入到數據庫的 CAD 裝配，并自動包含引用的外部組件文件。

將模型生成的數據文件寫入數據庫

由模型生成的數據文件（例如結果、數據、繪圖、動畫和報告）現在可以保存到“模型管理器”數據庫中。生成的文件（或存在多個相關文件的情況）和文件集受到版本控制，引用?窗口會將其顯示為輸出文件，并引用相應的模型版本。

將報告寫入數據庫并顯示它所引用的模型版本。

標記操作和標記樹的功能改進

標記用于組織存儲在“模型管理器”數據庫中的項。V6.1 對標記的處理進行了諸多改進，例如，能夠從保存?窗口將標記指派給模型，并根據需要創建新的標記?！澳Ｐ凸芾砥鳌惫ぷ鲄^中的設置標記?操作支持多個選擇。使用新建標記?選項創建標記時，也可以直接將其指派給當前選擇，其標記顯示在設置?窗口和其他位置。

將模型保存到數據庫時指派標記。

同時為數據庫中的多個選定項設置標記分配?，F在，搜索結果標記樹可以在括號中顯示每個標記的點擊數。

向后和向前兼容的數據庫格式

由于數據庫格式和服務器連接的設計是為了向后和向前兼容，因此本地和服務器數據庫可以在 COMSOL?Multiphysics??6.0 和 6.1 版本之間進行共享。COMSOL?Multiphysics??中的所有“模型管理器”數據庫配置都會作為首選項遷移的一部分自動遷移，并將首選項從舊版本復制到新版本。僅當連接到最新版本的“模型管理器服務器”時，才可以使用 COMSOL?Multiphysics??中的一些新“模型管理器”功能 。

記住最近使用的存儲庫

如果您在“模型管理器”數據庫中使用多個存儲庫，COMSOL?Multiphysics??現在會記住您最近保存或加載模型時使用的存儲庫。

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設置默認的存儲庫

在此版本中，現在可以從初始存儲庫更改默認的存儲庫。當您第一次與數據庫進行交互時，以及在最近用于保存和加載的存儲庫不適用的情況下，軟件會選擇默認的存儲庫。

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編輯提交注釋

現在，用戶可以編輯以前提交的注釋，例如在保存模型版本時輸入的注釋。對于服務器數據庫，只有提交者和根管理員可以編輯提交注釋。編輯提交注釋中的一個錯別字。

過濾日期的簡寫

所有對日期進行操作的搜索過濾器（例如上次修改時間?過濾器）現在都支持今天、昨天、本周、本月?和今年?的簡寫形式。搜索語法也提供這些支持；例如，@lastModified:TODAY。

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從“目錄”面板插入和打開節點

設置?窗口的目錄?面板為模型中使用的特征提供了一個概覽?，F在，通過在目錄?樹中選擇此類特征（例如組件和幾何序列），并選擇插入打開的模型中，可以將其直接插入當前模型。同樣，新的打開節點?操作提供了一種方便的方法來打開模型，并導航至“模型開發器”樹中的選定特征。

使用?打開節點操作來打開“音叉”App，并直接導航至其中一種方法。

下載“模型管理器”的演示數據庫

現在可以使用幫助?菜單中的下載“模型管理器”的演示數據庫?操作自動下載并打開“模型管理器”的本地演示數據庫1。在 Windows??操作系統上，這是文件?菜單中的一個子菜單。演示數據庫包含完整安裝中提供的“案例庫”模型的導入副本，為測試“模型管理器”的搜索功能等提供了一個起點。

使用搜索過濾器來探索演示數據庫。
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注意：

1?此特征已在 COMSOL??軟件 6.0 版本更新 2 中發布。

Microsoft 和 Windows 是 Microsoft Corporation 在美國和/或其他國家/地區的注冊商標或商標。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本提供了直接陰影功能以進一步增強深度感知，并提供改進的二維流線和新的離散?顏色表類型。請閱讀以下內容，了解后處理與可視化的所有更新。

直接陰影

新增的直接陰影?特征可用于通過模擬物體間的陰影來改善深度感知，該特征位于圖形?窗口工具欄中，可以與環境光遮蔽?選項一起使用，以提高幾何和繪圖的真實感。

“母線板裝配的焦耳熱”模型中使用的?直接陰影和?環境光遮蔽視覺效果。

離散顏色圖例

對于所有使用顏色表的繪圖，現在支持在連續?和離散?顏色表類型之間進行選擇。新的離散?選項提供帶狀顏色圖例，以及用于指定所需色帶數的選項。這可以幫助您呈現物理場在整個幾何中的變化情況，例如，可以使應力圖更加直觀。

“結構力學模塊”中的“渦輪靜葉片的熱應力分析”模型使用的離散顏色圖例。

二維均勻流線和幅度控制流線的新算法

用于在二維中和三維表面上生成均勻流線圖和幅度控制流線圖的算法已得到改進，此更新有助于消除二維流線?以及三維流線表面?和流線多切面?圖的雜散線和不一致。

“AC/DC 模塊”的“PCB 線圈的電感矩陣計算”模型中的均勻密度流線。

物理場接口提供的預定義繪圖

運行研究后，物理場接口會自動創建一組默認繪圖，用于呈現結果的可視化效果。這些繪圖是為每個物理學領域量身定制的?？赡苡性S多不同的相關可視化繪圖，并且自動添加所有這些繪圖會導致創建大量的繪圖組。在 6.1 版本中，現在可以在計算研究后添加由物理場接口預定義的繪圖?？捎玫睦L圖在添加預定義的繪圖?窗口中以樹狀結構進行組織，您可以在其中使用添加繪圖?按鈕選擇要添加的繪圖。

查找圖形和線之間的交點

圖形標記?子節點現在包含線交點?選項，用于查找圖形和線之間的交點。您可以使用此特征執行以下操作：

比如，在聲學分析中比較特定頻率下的不同響應曲線時，在所需的值上顯示標記。
當繪制的表達式在?x?或?y?方向達到一個或多個設置的閾值時顯示標記。
在轉子轉速等于轉子特征頻率的位置顯示標記，以確定轉子動力學中的臨界轉速。這是對應于? ?的速度。

揚聲器驅動器集總模型（來自“聲學模塊”）中，700 Hz 下的圖形標記（用于響應比較）。

圖形圖例的布局選項

對于描述圖中曲線的一維繪圖，現在可以將顏色圖例放置在圖形區域外。您可以在設置?窗口中選擇圖軸區域外?作為布局選項。此特征可以使外觀更加清晰，在繪制許多曲線時效果尤其明顯。

在“多孔介質中的電滲流”模型（來自“化學反應工程模塊”）中，圖例位于繪圖區域的右側。?

在模型中存儲顏色表

您現在可以在模型中添加定制的顏色表，并將其存儲為包含 RGB 數據的文本字段。您可以導入顏色表文件，直接編輯顏色表的 RGB 分量，并引用存儲在磁盤或數據庫中的顏色表。導入該文件后，模型開發器?中將自動出現顏色表?節點。如果沒有定制的顏色表，您可以選中顯示更多選項?窗口下的顏色表?復選框來添加這個新特征。

用于選擇要在繪圖中使用的顏色表的新對話框。

“繪制上一個”和“繪制下一個”的功能改進

您現在可以為具有多個參數和時間級別的模型使用繪制上一個、繪制下一個、繪制第一個?和繪制最后一個?按鈕，而不僅僅是最里面的一級。此外，新版本還對“應用程序編程接口”(API) 進行了擴展，新增了與工具欄按鈕對應的方法。這使得在仿真 App 中實現類似的功能變得更加容易。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“App 開發器”的用戶引入了多項新功能，包括：創建具有可調整大小的子窗口的 App，在圖形?表單對象中顯示所有選擇?類型，并支持在一個 App 中創建多種語言界面。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新。

可調整大小的子窗口

您現在可以在 App 中創建具有可調整大小和可分離的子窗口。這個新功能在一組新的模板中提供，可從新建表單向導?或主窗口編輯器?內部進行訪問。借助這一新的子窗口布局工具，現在只需使用鼠標拖動分隔線即可調整布局，從而可以輕松地為繪圖騰出空間。?

子窗口的?主窗口編輯器與?表單編輯器中的柵格模式類似?！颁囯姵亟M設計器”App 用于演示如何通過拖動分隔線來更改子窗口的大小。此外，還有一個選項可以將子窗口中的表單設為可關閉，如圖所示，幫助窗口已關閉。

不僅如此，子窗口還可以在 App 運行時進行移動，這使用戶可以根據個人喜好來調整布局。內置的重置窗口布局?命令可以用來快速恢復原始布局。在 Windows?、macOS 和 Linux??中，以及在使用 COMSOL??客戶端時，都可以移動子窗口。不過目前在網頁瀏覽器中運行 App 時不支持此功能。

如果要暫時關注某個特定的表單，可以雙擊選項卡以將其最大化，如?管共振頻率表單所示。

您可以在以下現有的 App 中查看這些新的子窗口特征：

helical_static_mixer
inline_induction_heater
li_battery_pack_designer
organ_pipe_design
bh_curve_checker
cathodic_protection_designer
charge_exchange_simulator
cyclic_voltammetry
microstrip_patch_antenna_synthesizer
solar_dish_receiver_designer
water_treatment_basin

顯示所有選擇類型

在圖形?表單對象中，您現在可以使用所有類型的選擇作為源，包括由幾何或網格序列生成的選擇。非顯式?類型的選擇以只讀模式顯示。

在?圖形表單對象中選中?拉伸操作，圖形窗口中顯示電機模型。

本地化

您現在可以使用新的本地化功能來輕松創建多種語言的 App。如果需要為 App 創建語言文件，先要將“App 開發器”中使用的文本映射為您選擇語言的資源文件，制作出翻譯版本。然后，App 用戶的語言首選項將在運行該 App 時自動應用對應的語言?；蛘?，用戶也可以在 App 本身包含特定的語言設置。在“App 開發器”中，App 作者定義的所有文本都可以通過這種方式自動翻譯，包括標題、標簽和工具提示等，以及?alert?或?error?等內置方法的輸入。此外，您也可以使用新的?translate?方法從方法代碼中翻譯自定義字符串。例如，如果您想從模型開發器?中翻譯繪圖標題、報告或其他設置，這可能非常有用。您可以在帶非等溫冷卻夾套的管式反應器?App 中查看此特征的應用示例。

表單對象中的數組

現在，用戶可以在許多表單對象中選擇矢量中的單個分量作為源。此外，輸入框還支持雙精度數組源。

錯誤指示器

表單編輯器?和主窗口編輯器?現在可以顯示錯誤指示器，這對識別 App 中缺少源等問題很有幫助。在處理具有許多表單和表單對象的 App 時，這一點尤其重要。包含帶錯誤的表單對象的表單現在會在“App 開發器”樹中顯示錯誤指示器。

“水處理池”App 中顯示的錯誤指示器，其中移除了一個參數。

表單編輯器

表單編輯器?包含多項功能改進：

在 Windows??中，網頁瀏覽器和視頻表單對象除了支持 Internet Explorer 以外，還支持基于 Chromium 的網頁瀏覽器控件。
您可以通過復制粘貼或拖放的方式在局部和全局表單之間進行轉換。
圖像?表單對象有一個選項，可以在柵格模式下拉伸圖像，以使其適應單元格中的可用空間；從而可以避免在圖像編輯軟件中調整圖像的大小。
獲得焦點時?事件可供您在相應的表單對象被 App 用戶使用時運行方法。
App 主題?和圖像導出主題?設置可以從正在運行的 App 中更改，使 App 用戶能夠在淺色與深色主題之間進行切換。在 Windows??中，該操作會立即生效，而在 macOS、Linux??和網頁瀏覽器中，必須保存并重新啟動 App 才能使更改生效。在這些情況下，不再需要在“App 開發器”中打開 App，這在以前的版本中別無選擇。
現在，用戶可以替換文件庫、圖像庫?和聲音庫?中的條目，使其更易于更新。
可垂直滾動?設置可用于子窗口、選項卡式表單集合以及對話框中顯示的表單。清除該選項后，表單將永不包含垂直滾動條。相反，滾動條將出現在表單內部的表單對象上（如果適用）。這對于大型表格特別有用，因為它允許 App 用戶在表格內滾動，并保持標題和工具欄處于可見狀態，同時仍使表格填滿可用空間。此外，這也可以實現更好的性能。
新建表單向導?中的輸入和輸出是分離的，以便可以創建更有針對性的表單。在以前的版本中，編輯器工具?窗口中已經實現這種輸入和輸出的分離。

禁用（左）和啟用（右）拉伸操作的圖像表單對象。

方法編輯器

方法編輯器?中引入了多項功能改進和新的實用程序方法：

作為代碼復制到剪貼板?支持多選。
“App 開發器”中的運行?選項用于運行特定的方法，具有鍵盤快捷鍵 F8。
將雙精度數轉換為字符串的默認?toString?方法現在使用有效數字的數量，而不是小數位數。toString(double value, String template)?仍然可以用來實現十進制特性。例如，toString(double value, "%.2f")?可用于表示兩位小數。
declaration?方法可以用來將聲明列表（無論是全局還是局部的）檢索到特定的表單。
getType?可用于檢索聲明的類型。
saveApplicationAs?和?saveApplicationOnServerAs?方法返回一個布爾值。如果返回值為?false，則 App 用戶已取消操作，并且未保存 App。此外，還有一個可選的?boolean?變元，用于控制是否應在 App 用戶保存前通過確認對話框來提示該用戶。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本支持直接從編輯框創建和編輯參數，添加了新的查找和替換?工具，并對表格可用性進行了改進。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新。

在模型設置中創建和編輯參數

經過簡化的新工作流程使您無需進入到參數?節點即可創建參數。在設置?窗口的文本框和表格中，您現在可以右鍵單擊并選擇創建參數?特征來指定新參數的名稱、表達式?和描述。同樣，如果您在表達式中帶有參數的文本框或表格單元格中單擊右鍵，還可以選擇編輯參數?選項來編輯參數的這些屬性。

除了操作參數以外，您現在還可以更方便地查看參數表達式的值。當您將光標懸停在輸入框和表格單元格上方時，會出現工具提示，顯示表達式的評估值。

具提示中顯示參數表達式的值。

查找和替換

新的查找和替換?工具帶有替換?功能，可以替換搜索結果中出現的任何匹配項。搜索結果具有結構化層次結構，因此您可以輕松地隱藏與特定搜索無關的部分。此外，您還可以通過使用節點、描述?和設置?過濾器選項來限制搜索結果中顯示的內容，從而縮小搜索范圍。另外還有一個搜索歷史記錄?菜單列出了以前的搜索項，方便您再次執行這些搜索。

表格可用性的功能改進

在舊版本中加載參數時，如果已存在參數，您會得到重復的條目，從而不得不手動移除它們。在新版本中從文本和 CSV 文件進行加載時，現在可以直接更新表格中的現有參數或變量，并照常添加文件中的所有新參數。

從外部文件加載時，現在可以選擇更新現有的值。

您現在可以直接在表格中任意選定行的上方插入一行。在以前的版本中，只允許在表格底部添加一行，然后將其移動到所需的位置。

新的首選項分類

在新版本中，首選項?對話框包含類別樹（而不是列表），使您更容易找到相關的選項。

更新的?首選項對話框。

Microsoft??Word 的界面

Microsoft??Word 中的新?COMSOL?功能區選項卡可用于插入和更新來自 COMSOL 模型的圖像和表格。在 COMSOL??軟件中，可以為剪貼板生成圖像和表格，從而使它們在插入 Microsoft Word 文檔時，可以保持與 COMSOL 模型文件的鏈接。將報告保存為 Microsoft Word 格式時，報告生成器現在會保存鏈接的圖像和表格。然后，在 Microsoft??Word 中，您可以更新鏈接的圖像和表格，以反映解中的變化等。

Microsoft Word 中的?COMSOL 圖像選項卡使您能夠更改圖像設置并更新圖像。
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其他新增功能

原函數和反函數

現在，您可以為用戶定義的函數定義原函數。此功能可以看作是現有功能的泛化，用于生成插值函數的原函數。新功能在插值?函數特征的設置中提供，您可以在其中引用任意用戶定義的函數，并應為其定義原函數。原函數也稱為反導數?或不定積分。您可以用類似的方式為用戶定義的函數定義反函數。

sin(x2) 和 cos(x2) 的原函數，也稱為?菲涅爾積分。

最小二乘擬合函數

新的最小二乘擬合?函數可用于將表格化多維函數的數據擬合到一個或多個任意參數函數表達式，這以前是“優化模塊”的獨有功能，用于線性回歸以及參數非線性函數的擬合。您現在可以在“模型開發器”的定義?節點下直接定義最小二乘擬合?函數，例如，可以針對三維輸入數據擬合?(a0+a1*x+a2*y)*cos(a4*z+a5)?之類的函數。最小二乘擬合?函數需要以下產品之一：“電池模塊”、“優化模塊”或“聚合物流動模塊”。不過，在未來的軟件更新中，無需任何附加產品即可提供此功能。

噪聲數據的二次函數最小二乘擬合。

高斯過程函數

新的高斯過程?函數支持對數據進行多維插值，并對插值函數中的不確定性進行估計。根據輸入表格數據訓練函數時需要使用“不確定性量化模塊”。但是，如果一個函數經過了訓練并存儲在模型中，則無需任何附加產品。

地形數據的?高斯過程函數，以及以標準差形式表示的計算數據不確定性的彩色圖。

耦合算子的空間導數

空間?at?算子和非局部耦合算子（例如廣義拉伸?）現在都包含映射對空間導數的貢獻，這可以擴大物理場映射的范圍。舉例來說，您現在可以直接將聲壓場或電磁場從一個組件映射到另一個組件，而無需中間步驟。

使用解參數更快地計算表達式
新的?withparam?算子是以前提供的?withsol?算子的專用版本，在適用情況下的計算速度比?withsol?更快，例如，在求解序列中的研究步驟使用時。典型示例包括，通過兩個步驟來求解電磁熱，其中第一步求解頻域電磁場，第二步是通過?withparam?算子，結合使用頻率相關的源項和第一步的頻率值來求解傳熱。更一般地說，當在后續研究步驟中使用來自先前研究步驟的時間 (t)、頻率 (freq) 或特征值 (lambda) 變量時，withparam?對于按順序求解來說非常有用。

新的內置函數

在新版本中，您可以使用兩個新的內置函數來計算最大公約數 (gcd) 和最小公倍數 (lcm)。這些函數有著廣泛的應用范圍，包括用于分析電動機和發電機的對稱性。

“模型管理器服務器”現在包含一個基于 Web 的資源管理系統，并內置支持對“傳輸層安全性”(HTTPS)、使用 AD/LDAP 的外部身份驗證和基于反向代理的身份驗證。此外，用戶現在還可以使用“單機許可證”(CPU) 或“指定單用戶許可證”(NSL) 連接到“模型管理器服務器”。這些功能改進是在“模型管理器服務器”6.0 版本更新 2 中引入的，6.1 版本對其進行了進一步的升級，包括改進的數據庫管理工具，以及在活動數據庫中進行選擇的功能。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新。

基于 Web 的資源管理系統

“模型管理器服務器”現在包含一個基于 Web 的資源管理系統1，COMSOL?Multiphysics??用戶可以將模型和仿真結果鏈接到各種文檔、演示文稿、項目說明、幻燈片，以及其他補充文件和元數據。通過使用資源管理系統，您可以輕松地與組織中可能無法訪問 COMSOL?Multiphysics??軟件的人員共享此類文件和元數據，并將所有內容保存在與存儲模型相同的數據庫中。

用戶可以通過網頁瀏覽器訪問“模型管理器服務器”資源管理系統，并可以在其中添加、管理和查看與自己的建模仿真項目有關的資源。

內置支持 HTTPS 以及基于外部和反向代理的身份驗證

現在，系統管理 Web 界面直接支持設置 HTTPS、使用 AD/LDAP 的外部身份驗證和基于反向代理的身份驗證。1

添加一個定制連接件，其中包含的可信證書可用于為“模型管理器服務器”設置 HTTPS。
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外部身份驗證支持 Windows??身份驗證或 LDAP 登錄“模型管理器服務器”。
?配置基于反向代理的身份驗證，將身份驗證委托給“模型管理器服務器”前面的代理服務器。

使用 CPU 和 NSL 許可證將 COMSOL?Multiphysics??連接到模型管理器服務器

除了之前提供的對網絡浮動許可證 (FNL) 的支持以外，現在還可以使用 CPU 或 NSL 許可證將 COMSOL?Multiphysics??連接到“模型管理器服務器”。1

通過“模型管理器服務器”連接到服務器數據庫。

數據庫管理工具得到改進

現在，用戶可以從數據庫管理 Web 界面為服務器數據庫設置用戶管理和訪問控制。1

在 Web 界面中為數據庫配置用戶、組、數據庫權限和權限模板。

新的資源屬性類型

資源管理系統包含兩種新的屬性值類型：鏈接?和文件版本。鏈接?使您能夠將資源鏈接到網頁或其他內部系統等。通過文件版本，您可以鏈接到存儲在數據庫中的文件和文件集，與使用現有的模型版本?值類型來鏈接模型版本類似。此外，文件版本?還提供相關選項來下載鏈接的數據。

添加?鏈接原始屬性，用于鏈接到網頁等其他資源。

在活動數據庫中進行選擇

如果在“模型管理器服務器”上配置了多個活動的數據庫，則現在可以在 Web 界面的頂部欄中選擇當前的數據庫。默認的數據庫配置是從系統管理頁面設置的。目前，COMSOL?Multiphysics??始終連接到默認數據庫。

注意：

1 ：此特征已在 COMSOL??軟件 6.0 版本更新 2 中發布。

Microsoft 和 Windows 是 Microsoft 集團公司的商標。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本提供了更好的布爾?操作、更新了選擇列表?窗口，并改進了幾何操作的用戶界面。請閱讀以下內容，了解所有幾何更新功能。

更好、更穩定的幾何處理功能

在使用 COMSOL 幾何內核時，結合使用幾何對象與布爾?操作現在更加穩定，而不需要任何包含 CAD 功能的附加產品。在處理具有許多對象的大型幾何以及幾何零件以復雜的方式重疊時，這些改進特別有用。更改幾何后的選擇更新也得到了改進，這有助于創建更穩定的幾何參數化掃描。

永磁電機模型的幾何形狀，其中包含 2300 個域。

借助選擇列表實現更有效的工作流程

當您右鍵單擊選擇列表?窗口下部的一個或多個選擇時，會打開一個上下文菜單，現在其中包含創建選擇?子菜單。這使您可以新建一個命名的選擇，例如交集選擇，然后將其用作選擇操作和基于坐標的選擇的輸入。此外，您也可以從上下文菜單中選擇使用命名的選擇作為模型樹中當前選定節點的輸入。

直接從?選擇列表中創建?交集選擇，并將其添加到?對稱邊界條件選擇中。

默認激活交互式繪圖功能

草圖?功能現在默認處于活動狀態，使您在添加二維組件或三維工作平面后，可以立即使用交互式繪圖工具開始繪圖。以前，這需要手動激活草圖?可視化模式。

在添加工作平面時，軟件會自動提供?草圖模式的交互式繪圖工具。

繞直邊旋轉

在回轉?操作的設置中，您現在可以使用相關選項通過選擇直邊來指定旋轉軸。邊既可以是將要旋轉的草圖的一部分，也可以是當前幾何中的任何邊，包括構造幾何。在以前的版本中，用于定義旋轉軸的唯一選擇是指定一個點和方向。

繞選定的直邊旋轉軸（用黃色突出顯示）的草圖。旋轉軸用藍色箭頭表示。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本添加了四個新的幾何教學案例。

母線板裝配幾何 - 使用幾何零件

該幾何教學案例演示如何使用幾何零件來組織、參數化和重用在軟件中創建的幾何。

母線板裝配幾何 - 使用組節點

該幾何教學案例演示如何使用模型樹中的組節點來組織屬于同一類的幾何節點。

燈泡幾何

該幾何教學案例演示如何使用?草圖模式來繪制復雜的形狀，從而創建幾何圖形。

蒸汽重整器幾何

該幾何教學案例演示在創建用于分析的參數幾何時如何使用選擇，以及如何設置物理場定義所需的選擇。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本顯著改進了網格劃分功能，使您可以更加輕松、高效地清理和修復網格，生成質量更好的邊界層網格，并將幾何模型與導入的網格進行整合。請閱讀以下內容，了解所有網格更新功能。

清理和修復的新操作

在此版本中，您現在可以使用合并實體?操作來合并網格中指定容差范圍內的附近頂點、邊和表面。例如，現在可以合并 CAD 裝配中錯位零件的邊界，以消除間隙。這為傳統的 CAD 特征去除和修復操作提供了一個替代方案。

合并此網格中的相交邊界可以修復錯位，并將 CAD 裝配的兩個零件連接起來。

同樣，您也可以使用塌陷實體?操作，通過塌陷窄小的面和短邊來清理網格。該操作可以查找并塌陷小于自動確定的實體大小的實體。如果您不想使用默認大小，也可以手動指定一個大小。使用此選項，如果實體不符合大小要求，軟件仍將自動將其塌陷。

將一個長條面邊界（左）塌陷成一條邊（右）。

邊界層網格劃分的功能改進

邊界層網格生成現在新增了最大修剪角度?設置，用于控制是否修剪窄角中的邊界層網格。此設置現在可用于處理銳邊的所有選項。您可以在現有的非等溫質子交換膜燃料電池模型中查看這一改進功能。

聚合物電解質膜 (PEM) 燃料電池的多物理場仿真結果圖，其中顯示總通量 O2?的流線圖，以及與流動區域中的網格單元（藍色和橙色）相結合的摩爾分數 O2?的表面圖。在窄角（橙色）中生成邊界層單元時應用了修剪。右下角的圖像更詳細地顯示了邊界層單元在窄角中的連接情況。

邊界層屬性?節點的設置中添加了新的調整每一層的方向?復選框，可以平滑邊界層單元的方向，并可以生成更高質量的邊界層網格。第一層的方向與表面垂直（下方左圖），這通常是求解流體流動問題時需要的設置。對于第一層后面的層，其方向能夠變為凹形和凸形邊界。此外，以前生成具有恒定方向的層的默認選項（下方右圖）現在也可以使用。

層方向經過調整（左）和恒定（右）的邊界層。淺綠色表示高單元質量。

整合幾何與網格

現在，導入?操作可以更輕松地將幾何模型與導入的網格進行整合，這是通過將幾何序列的定型幾何直接導入網格劃分序列來實現的。導入完成后，會為幾何生成非結構化的三角形網格或可視化網格。命名的選擇會自動轉移，并可用于網格劃分序列和定義物理場。您可以在現有的?STL 導入系列教程模型中查看這一新的改進功能。

將橢圓體的幾何圖形直接導入網格劃分序列，它可以在其中與導入的人體頭部網格進行整合。

網格中命名的選擇得到改進

網格操作現在支持將命名的選擇作為輸入，即使在處理導入的網格時亦是如此。命名的選擇既可以從網格文件中導入，也可以與幾何序列中的幾何一起導入。例如，在將幾何與導入的網格整合后對邊界重新劃分網格時，可以使用命名的選擇。您可以在?STL 導入系列教程模型中查看此更新。

大小節點中使用的命名的選擇由?導入 1?節點生成。

對導入的網格進行映射和掃掠

在 6.1 版本中，使用映射?和掃掠?操作生成網格現在對所有網格來說都非常簡單，包括導入的網格。掃掠?操作支持使用四邊形或三角形網格對源面重新劃分網格。在以前的版本中，您必須基于導入的網格創建幾何，才能生成映射或掃掠網格。這個新的工作流程明顯更加強大和高效。

在導入網格的?完美匹配層域中生成掃掠網格。

導入表面網格的工作流程得到改進

從 STL、PLY 和 3MF 格式導入網格時，現在可以使用新的創建域?復選框在水密區域自動創建域。如果網格中有孔，會將產生的邊界和孔報告在一個信息?節點中，這些信息可以作為填充孔?和創建面?修復操作的輸入。當孔已修復并且表面網格已形成水密區域時，將創建域。在以前的版本中，需要進行額外的操作才能創建域。STL 導入系列教程模型演示了這一新功能。

更新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本包含一個更新的網格劃分教學案例。

STL 導入 2 - 對導入的網格重新劃分網格

該網格劃分教程演示如何將長方體幾何直接導入網格劃分序列，其中已包含導入的椎體 STL 網格。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為 CFD 仿真和自適應頻率掃描?研究步驟提供了更好的性能。自適應網格細化?研究設置已重新組織，現在具有一個可以節省磁盤存儲空間的新設置。請閱讀以下內容，了解所有更新功能。

CFD 的性能得到提升

許多 CFD 應用使用的對稱耦合 Gauss-Seidel (SCGS) 方法現在具有更好的默認設置，在很多情況下可以減少多達 30% 的 CPU 時間。此外，采用集群計算的多重網格求解器的內存需求已減少多達 25%。

采用 LES 計算的跑車周圍的流動剖面。在流-固耦合 (FSI) 分析中，使用流場和壓力場來計算側視鏡和車門上的力。

自適應頻率掃描的性能得到提升

自適應頻率掃描?研究步驟已針對分析進行了優化，其中僅存儲選擇的場輸出，例如，域或邊界。這對濾波器應用中的端口等計算非常有用，其性能提升高達 25%。對于需要非常高的分辨率結果的應用，其性能增益甚至更大。以下模型演示了這一新的功能改進：

cascaded_cavity_filter
waveguide_iris_filter
coupled_line_filter
?

“波導虹膜濾波器”模型（位于“RF 模塊”案例庫）的常規掃描與?自適應頻率掃描的高分辨率輸出之間的 S 參數比較圖。

自適應網格細化的功能改進

對于所有支持自適應網格細化功能的研究類型，現在可以在研究級別找到最重要的設置。此外，您還可以顯著節省泛函?和誤差 L2 模的平方?誤差估計方法的磁盤存儲和內存需求。您可以通過選擇無?選項（見屏幕截圖）來執行此操作，這意味著不添加誤差估計或殘差。

特征值問題的靈敏度分析

現在，您可以在靈敏度?分析中使用特征頻率?或特征值?公式。借助這一擴展功能，您現在可以對與這些公式的特征值相關的目標或約束問題執行基于梯度的優化。例如，在結構力學中，此功能可用于研究特征頻率對輸入參數的敏感性。您可以在殼的特征頻率最大化模型中查看此更新。

用于求解微分代數方程的時間步進顯式方法

顯式時間步進法現在可用于求解微分代數方程 (DAE)，例如，在固體力學的彈性波傳播問題中可以找到這樣的方程組。對于瞬態求解器，我們引入了隱式?和顯式?求解器類型。當您選擇顯式?作為求解器類型?時，以前從時域顯式求解器?獲得的所有方法現在都列在方法?下拉菜單中。之前的時域顯式求解器?已被移除，但仍可以在早期版本軟件中構建的模型中使用。

?瞬態求解器的新?求解器類型設置。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“RF 模塊”的用戶引入了靜電放電和閃電脈沖的新特征、通過單擊域來快速定義導電邊界的功能，以及各種實用特征和功能的可用性增強。請閱讀以下內容，了解有關“RF 模塊”的所有更新功能。

靜電放電和閃電脈沖

靜電放電（ESD）和閃電會對電子元件產生有害的影響，因此 ESD 和閃電的建模仿真在許多行業中具有重要意義?！半姶挪?，瞬態”接口中的集總端口?和邊電流?特征現在都支持預定義和參數化的用于描述 ESD 和閃電的時間脈沖函數。為了方便檢查，可以在運行仿真之前繪制預覽脈沖形狀，以確保所選的函數參數合適。

靜電放電對電路板影響的可視化效果。瞬態?集總端口特征中的擴展的人體放電模型描述了短時間內的多個電流浪涌。

“電磁波，邊界元”接口中的“集總端口”特征

使用電磁波，頻域?接口時，集總端口?特征普遍用于激勵和終止天線、傳輸線及其他設備。此特征現在可以在電磁波，邊界元?接口中使用，包括同軸、用戶定義、通過?和均勻?集總端口類型。

15x2 半波偶極天線陣列的電場和遠場增益方向圖的主極化?x?分量。每個天線元件都由用戶定義的集總端口類型進行激勵。

“電磁波，邊界元”接口中的電介質散射體

現在，邊界元法支持電磁波與介電物體之間的相互作用，包括計算相關遠場散射屬性。您可以在電磁波，邊界元?接口中使用這一新功能，需要在每個電介質散射體域中添加一個波動方程，電?節點。此外，還可以添加遠場計算?節點來計算遠場量，如輻射方向圖。

多層阻抗邊界條件

借助新功能，您可以對集膚深度較小的基板上的多個薄層（例如金屬表面上的薄電介質涂層）進行建模，并使用電磁波，頻域?接口中的多層阻抗邊界條件?特征來描述此類薄層，需要將全局材料?節點中的多層材料?與材料?節點中的多層材料鏈接?結合使用。

二維軸對稱支持線偏振平面波背景場

具有任意偏振和入射角的線偏振平面波?背景場類型現在可用于二維軸對稱，并利用了一種擴展方法，適用于對平面波激勵下的旋轉體散射進行建模。與在三維中模擬同一問題相比，二維軸對稱模型使用的內存和時間明顯更少，對于大型電散射體來說尤其如此，并且還有助于使用更密集的網格來提高精度。在二維軸對稱模型中使用線偏振平面波?背景場時，軟件會自動添加方位角模數的輔助掃描。為了構建全解，在后處理過程中需要對每個方位角模式的貢獻求和。您可以在新的石墨烯對圓柱散射體的隱身作用 (RF)教學案例中查看此特征的應用演示

計算前繪制解析端口模場

矩形、圓形?和同軸?端口類型的模場由解析函數描述。在新版本中，可以在運行仿真之前預覽這些端口模式類型，前提是端口?邊界與主軸平行。

矩形 TE10?模式的?端口設置和場。繪制按鈕位于?模式類型組合框旁邊。

分配導電域的用戶體驗更好

域中充滿高導電材料時，通常不需要顯式建模，但它們的邊界需要被建模。理想電導體（無損）和阻抗邊界條件（有損）邊界條件可以應用于導電域的邊界，而將域的內部移除。當導電域包含許多邊界時，將邊界條件分別應用于所有邊界往往很麻煩，但在 6.1 版本中，新的理想電導體?和阻抗邊界條件?域條件可以直接應用于導電域，而無需定位所有邊界或手動移除內部結構。以下模型演示了導電域特征：

car_emiemc
dipole_antenna
dipole_antenna_balun
double_ridged_horn_antenna
?

使用?理想電導體特征選擇體積域來指定電纜線束和接線盒的導電外表面。

集膚深度計算器

您可以使用新的集膚深度計算器功能來計算集膚深度（可由材料的電導率或電阻率來定義），從而幫助您確定特定邊界條件的應用是否合適。集膚深度計算器?顯示在阻抗邊界條件、過渡邊界條件、多層阻抗邊界條件?和多層過渡邊界條件?特征的設置中。以下模型演示了集膚深度計算器?特征的使用：

cavity_resonators
dipole_antenna
wilkinson_power_divider

新增易于使用的“對稱平面”特征

對稱平面?特征可以簡化理想電導體 (PEC) 和理想磁導體 (PMC) 對稱平面的定義。當出于對稱性考慮而減小模型大小時，可以使用此特征代替理想電導體?和理想磁導體?邊界條件。不僅如此，在計算遠場以及定義解析端口?模場和集總端口?阻抗時，可以使用有關對稱平面?特征的類型和位置信息。您可以在現有的微波爐模型中查看這一新特征的應用演示。

“微波爐”教學案例中使用的?對稱平面節點，以及計算出的電場和熱分布。

陣列因子數據集用于快速評估天線陣列性能

通過結合陣列因子函數和單天線的遠場，可以實現虛擬天線陣列的可視化。這個過程通常需要一個冗長的表達式，在新版本中使用新的陣列因子?數據集更便捷，所需的所有輸入變元都可以直觀地添加到陣列因子?數據集中。當在輻射方向圖中使用簡單的單天線遠場或增益表達式，而數據集被配置為陣列因子?時，將自動結合表達式和陣列因子函數，生成一個虛擬陣列輻射方向圖。您可以在現有的微帶貼片天線和相控陣天線建模模型中查看此特征的應用演示。

陣列因子數據集需要陣列的大小、波束控制的相移、陣列單元之間以波長為單位的位移或間距，以及應用于單天線遠場表達式的函數。

遠場計算邊界上的快速網格細化

在電磁波，頻域?接口的物理場控制網格設置中新增一個添加遠場邊界層?復選框，選中后，軟件將在選擇的散射邊界條件或完美匹配層相鄰的遠場計算邊界上創建厚度為默認最大網格大小 1/40 的邊界層網格，這有助于獲得更精確的遠場分析結果，如總輻射功率（emw.TRP）和雷達散射截面（RCS）（emw.bRCS3D）。

選中?添加遠場邊界層選項后，軟件會在完美匹配層與遠場域的公共邊界上生成邊界層網格（暗紅色）。

四端口網絡

電磁波，頻域?接口現在包含四端口網絡?邊界條件，采用 S 參數來描述四端口網絡組件響應的特性。您可以導入一個 Touchstone 文件，通過四端口邊界來描述四端口器件或系統的物理特性和響應，而無需處理復雜的幾何。

復雜的四端口器件可以簡化為一個簡單的四端口網絡特征，其中器件的特征是用 Touchstone 文件導入。

有限元法 (FEM)-邊界元法 (BEM) 多物理場耦合

新的 FEM-BEM 耦合特征可以簡化電磁波混合 FEM-BEM 模型的設置，在“模型向導”中作為電磁波，FEM-BEM?多物理場接口提供，其中將電磁波，頻域?和電磁波，邊界元?接口與新的電場耦合?多物理場耦合特征相結合。

迎風通量公式

電磁波，時域顯式?接口的波動方程?節點中的通量類型?參數現在還包含迎風通量?選項，可用于改進 S 參數的計算 - 理想電導體 (PEC) 邊緣周圍的過度耗散可能導致計算精度較低（使用默認的?Lax-Friedrichs?通量參數時可能發生這種情況）。

波動方程節點的?設置窗口，顯示了?通量類型參數的新?迎風通量選項，其中所采用的迎風通量公式（繪圖 1）有助于抑制尖銳 PEC 邊的過度耗散（繪圖 2）。

弱形式端口選項

在擴展端口邊界上的電場時，新的弱?端口公式會為擴展系數（S 參數）添加一個標量因變量，然后僅使用弱表達式求解 S 參數和邊界上的切向電場。由于不使用約束條件，這個公式在求解時完全移除了約束消除步驟，從而提高了計算效率。這個新的端口公式取代了 6.0 版本中引入的無約束端口公式。

您可以在幾乎所有基于端口的教學案例中查看這個新端口公式的應用演示，包括：

coaxial_waveguide_coupling
h_bend_waveguide_3d
waveguide_iris_filter

二維軸對稱中的協變公式

在二維軸對稱公式中，將面外因變量公式化為以下形式會更加方便

上式稱為協變公式。其中，Ψ 是因變量， ?是徑向坐標。因此，面外電場分量通過下式進行計算

協變公式在數值穩定性和精度方面具有更好的性能。與以前的版本相比，特征頻率仿真會返回更少的特征頻率；但是，返回的解具有更高的精度，并且返回的偽解也少得多。

此公式用于除模式分析?和邊界模式分析?以外的所有研究類型，您可以在以下模型中查看其應用演示：

axisymmetric_cavity_resonator
conical_horn_lens_antenna
corrugated_circular_horn_antenna

自適應頻率掃描的性能得到提升

自適應頻率掃描?研究步驟已針對分析進行了優化，其中僅存儲選擇的場輸出，例如域或邊界，這對濾波器應用中的端口等非常有用，其性能提升高達 25%。對于需要非常高的分辨率結果的應用，其性能增益甚至更大。以下模型演示了這一新的功能改進：

cascaded_cavity_filter
waveguide_iris_filter
coupled_line_filter
?

“波導虹膜濾波器”模型（位于“RF 模塊”案例庫）的常規掃描與?自適應頻率掃描的高分辨率輸出之間的 S 參數比較圖。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“RF 模塊”引入了多個新的教學案例。

飛機上電線的雷電感應電壓

飛機機翼上的雷擊通過?邊電流特征來求解，其中提供了可定制的預定義雷電和靜電放電（ESD）脈沖。
?
PCB 的靜電放電（ESD）測試?

使用?集總端口特征中的擴展人體脈沖模型來研究電路板上的瞬時靜電放電效應。

架空線在有損地面上的雷電感應電壓

本例研究有效導線模型，并計算了有損地面上架空線在土壤電導率影響下的雷電感應電壓。

石墨烯對圓柱散射體的隱身作用

具有和不具有石墨烯隱身層的圓柱散射體周圍的場分布比較圖。當圓柱形電介質散射體被石墨烯覆蓋時，散射截面在指定頻率下會大幅減小，從而使其在電磁學上不可見。

差分微帶線建模

差分微帶線的電場分布。本模型介紹如何使用橫向電磁（TEM）型端口設置差分和單端微帶線。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“AC/DC 模塊”的用戶極大地改善了電機建模的可用性，添加了新的磁流體動力學多物理場接口，并擴展和改進了集總參數提取功能。

電機的磁體陣列

新的磁體?特征可用于模擬磁化域或規則樣式的磁化域，其中磁化方向可以通過數學表達式或簡單地選擇北?和南?極邊界來指定。這個新增的特征包含專門的功能，使您可以輕松設置 Halbach 陣列和復雜的轉子模式。

磁體?特征有以下兩種形式：

用于旋轉機械，磁?接口的非導電磁體?特征以及磁場，無電流?接口的磁體?特征
用于旋轉機械，磁?接口的導電磁體?特征以及磁場?接口的磁體?特征
導電磁體?特征使您能夠在內部邊界上應用電絕緣，從而更容易地計算分段磁體中的循環電流和損耗。此外，還支持損耗計算?子特征。這兩種形式都支持剩余磁通密度?和非線性永磁體?本構關系。您可以在以下模型中查看這一新特征的應用演示：

generator_2d
linear_motor_2d
one_sided_magnet
permanent_magnet
pm_motor_2d_introduction
pm_motor_3d
rotating_machinery_3d_tutorial
sector_generator_3d
static_field_halbach_rotor_3d
?

同步電機驅動器，圖中顯示疊片鐵芯中的徑向磁通密度和定子的發夾型導體中的軸向電流密度。

電機的繞組布局

多相繞組?特征通常用于在二維電機仿真中為規則線圈樣式的電機繞組進行建模。在這種模式下，以相同的相角攜帶相同電流的一個或一組線圈通常稱為一個相。多相繞組?特征通過強制執行標準的繞組布局來簡化多相系統的激勵，并可以自動檢測不一致的配置。對于不遵循標準模式的情況，該特征還可以支持用戶定義?的布局配置。

多相繞組?特征支持損耗計算?子特征，可以自動確定電阻損耗。在進行二維仿真時，該特征可用于旋轉機械，磁?物理場接口。您可以在現有的永磁電機二維模型中查看這一新特征的應用演示。

多相繞組特征，其中包含激勵和繞組布局的設置。

用于磁場和旋轉機械的無源導體特征

磁場?和旋轉機械，磁?接口中的無源導體?特征可以在內部邊界上施加電絕緣，使您可以更容易地計算分段導體中的循環電流和損耗。此特征與導電磁體?特征有許多相似之處，但不同的是，前者僅支持不包含磁化的 B-H 本構關系，即相對磁導率、B-H 曲線?和有效 B-H 曲線。與導電磁體?特征一樣，無源導體?特征支持損耗計算?子特征，用于確定電阻損耗。旋轉機械三維建模教程模型演示了這一新特征的使用。

一個分段的銅盤靠近磁體旋轉。無源導體特征在內部邊界上施加電絕緣，從而產生兩個獨立的循環電流。?

磁致伸縮材料模型得到更新

磁致伸縮?多物理場耦合已拆分為非線性磁致伸縮?和壓磁效應?耦合。（后者也稱為線性磁致伸縮。）

除了這些新的多物理場耦合以外，還引入了兩個新的安培定律?變體（安培定律，非線性磁致伸縮?和安培定律，壓磁?）和兩個新的多物理場接口（非線性磁致伸縮?和壓磁）。新的多物理場接口基于磁場?與固體力學?接口之間的耦合。新的安培定律，非線性磁致伸縮?特征支持損耗計算?子特征，這個子特征可以使用 Steinmetz 或 Bertotti 等經驗損耗模型自動確定疊片鐵芯中的電阻和磁損耗。

普通的安培定律?特征中添加了新的本構關系解析磁化曲線（假設其材料類型?已設置為固體）。新的多物理場耦合、安培定律?特征和本構關系在磁場?和旋轉機械，磁?接口中提供，此耦合功能和專用特征需要結合使用“AC/DC 模塊”與“結構力學模塊”、或“聲學模塊”，或“MEMS 模塊”。新的本構關系只需要“AC/DC 模塊”。您可以在非線性磁致伸縮換能器模型中查看這些磁致伸縮更新功能。

“非線性磁致伸縮換能器”教學案例演示了新的多物理場耦合功能。

基于槽填充因子計算線圈導線橫截面積

對于線圈?特征，均勻多匝?導線模型已得到更新，其中添加了常用于電機建模的新設置?，F在可以從定子槽的填充因子（也稱為槽填充因子）推導出線圈導線橫截面積，然后，根據所選域的面積和線圈橫截面中所需銅的相對量推導出導線的厚度。您可以在永磁電機二維模型中查看這一新特征的應用演示。

包含無源導體的阻抗矩陣計算

磁場，僅電流?接口中的無源導體?特征是該接口的導體?特征的簡化版本，用于計算阻抗矩陣，并指派給未主動激勵或終止但可能攜帶渦流的導電域。它通常沒有終端或接地邊界，并且不會在阻抗矩陣中生成任何條目。該特征支持電絕緣?子特征，用于對內部邊界上的電絕緣薄層進行建模，從而可以更輕松地計算分段導體中的循環電流和損耗。

經過集總矩陣提取研究的 PCB 線圈陣列。本例使用?無源導體特征描述沒有主動饋送或終止，但可能攜帶渦流的導體。

電路提取

電路提取器?插件可以將集總量的矩陣轉換為電路，然后，可以將這些電路用作電磁設備的集總表示。常用場景為，對有限元模型進行源掃描?研究，并提取集總矩陣；然后將這些矩陣饋送到電路提取器?插件中。一旦經過驗證，該電路就可以作為集總表示，用于解決有限元計算過于消耗資源的情況。這種方法可以看作是一種基于物理場的降階建模 (ROM) 形式。

靜電、電流?和靜電，邊界元?接口現在可以產生電容（和電阻）矩陣，其格式與電路提取器?插件直接兼容。磁場和電場?接口現在支持穩態源掃描?和頻域源掃描?研究類型，并生成阻抗、電阻和電感矩陣，其格式與電路提取器?插件兼容。電路提取器?本身已擴展為支持阻抗矩陣，您可以在電路提取器和從電磁仿真中提取電路模型中查看其應用演示。

本例使用?電路提取器插件來創建 PCB 的集總表示。表格中顯示了與原始有限元模型的比較情況。

磁流體動力學建模

新的磁流體動力學?多物理場接口耦合了流體流動與電磁場，可用于對液態金屬和某些等離子體進行建模。新接口包含磁場?接口（或磁場和電場?接口）、層流?接口以及磁流體動力學?多物理場耦合，其中將電磁物理場中的洛倫茲力應用于層流，并將層流?中的洛倫茲速度項應用于電磁物理場。

這個多物理場接口有三種變體：具有面外電流的二維、具有面內電流的二維，以及三維。具有面外電流的二維變體使用磁場?接口，而其他兩個變體則使用磁場和電場?接口，這三種變體都只在“AC/DC 模塊”中提供。多物理場耦合特征可以單獨使用，并在“AC/DC 模塊”和“等離子體模塊”中提供。哈特曼邊界層和磁流體動力學泵模型演示了這一耦合功能。

新的“磁流體動力學泵”模型演示了?磁流體動力學多物理場接口的使用。磁場的相速度推動導電液體向前運動。

磁流體動力學的液態金屬材料庫

AC/DC 材料庫已得到擴展，現在包含?Liquid Metals?文件夾用于磁流體動力學建模。這個新文件夾包含各種液態金屬（包括鈦、鋼、鐵、鎳、銅、鋁、鎂、錫、鋰、鈉等）以及它們的材料屬性，包括熱導率、電導率、動力黏度和密度。您可以在磁流體動力學泵模型中查看這一更新。

“哈特曼邊界層”教學案例和（右側）“材料庫”中的新?Liquid Metals?分支。

“磁場和電場”接口支持時域

磁場和電場?接口現在支持瞬態?研究類型。此外，默認的外部邊界條件已從具有電絕緣?子特征的磁絕緣?更新為具有接地?子特征的磁絕緣，使其與磁場?接口中的默認磁絕緣?邊界條件一致。電磁制動器模型演示了這一更新功能。

瞬態研究的方程形式，如?磁場和電場接口所示。

軸對稱電磁仿真具有更好的性能、數值穩定性和精度

二維軸對稱的磁場?與磁場和電場?接口現在基于協變公式，與以前版本中使用的公式相比，前者可以提供更好的性能、數值穩定性和精度。協變公式可以處理柱坐標系中對稱軸的固有奇異屬性。您可以在三維電感器模型的軸對稱近似分析、電感器中的小信號分析以及電動懸浮裝置模型中查看這些功能改進。

“電感器的小信號分析”教學案例演示協變公式提供的性能和精度方面的改進。

超導體建模工作流程得到改進

磁場，無電流?和磁場公式?接口之間新增的多物理場耦合特征尤其適用于超導體建模?！按艌龉健?、“磁場，無電流”耦合?特征可以確保法向磁通密度和跨邊界的切向磁場之間的連續性。

使用“多層阻抗邊界條件”在基板上模擬薄層

新的多層阻抗邊界條件?是對阻抗邊界條件?特征的擴展，支持在基板頂部模擬一系列幾何薄層。該邊界條件用于外部邊界，其中已知物理場僅穿透邊界外的一小段距離。簡而言之，此特征結合了多層過渡邊界條件?和阻抗邊界條件。這個新特征適用于磁場?接口。

新的和更新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“AC/DC 模塊”引入了多個新的和更新的教學案例。

電力線的電場

電力線附近的電場大小和方向。本例使用?靜電，邊界元接口中的邊特征模擬電纜和桁架塔的薄結構。
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電力線的磁場

電力線附近的磁場大小和方向，其中使用了?磁場接口中的?邊電流特征。出于健康和安全方面的考慮，研究這些物理場非常重要。

同心圓柱之間的電場

兩個同心圓柱之間的電場大小。場的大小與徑向坐標 r 成反比，并與解析解進行比較。

無限導體的磁場

無限導體周圍的磁通密度大小。在導體內部，磁場隨半徑增加；在導體外部，則以 1/r 的比例縮放。本例將磁場與解析解進行了比較。
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哈特曼邊界層

這個介紹性的磁流體動力學模型演示了外部磁場對導電流體層流剖面的影響，結果顯示了哈特曼數為 10 時的速度分布。

磁流體動力學泵

磁流體動力學泵中的磁場分布和速度曲線。導電流體被磁場的運動向前推動。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“波動光學模塊”的用戶引入了介質散射功能，添加了用于二維軸對稱的線偏振平面波?背景場特征，以及新的教學案例。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新及其他新增功能。

使用“電磁波，邊界元”接口模擬介質散射

現在，邊界元法支持電磁波與介電物體之間的相互作用，包括計算相關遠場散射屬性。您可以在電磁波，邊界元?接口中使用這一新功能，這需要在每個電介質散射體域中添加一個波動方程，電?節點。此外，還可以添加遠場計算?節點來計算遠場量，如散射振幅。您可以在新的光學八木-宇田天線模型中查看此特征的應用演示。

在?模型開發器窗口中選擇第二個?波動方程，電節點，用于表示鋁散射體。第一個?波動方程，電節點表示無限空氣域。

多層阻抗邊界條件

借助新功能，您可以對集膚深度較小的基板上的多個薄層進行建模，包括模擬金屬表面上的薄電介質涂層?？梢允褂秒姶挪?，頻域?接口中的多層阻抗邊界條件?特征來描述此類薄層，這需要將全局材料?中的多層材料?與材料?節點中的多層材料鏈接?結合使用。您可以在新的微機電鏡的增強涂層模型中查看此特征的應用演示。

多層過渡邊界條件

電磁波，頻域?接口中的多層過渡邊界條件?現在也已添加到電磁波，波束包絡?接口中。此外，還更新了多層過渡邊界條件，以包含所有可用于過渡邊界條件?的材料模型，從而簡化了邊界條件的材料參數定義。

二維軸對稱支持線偏振平面波背景場

具有任意偏振和入射角的線偏振平面波?背景場類型現在可用于二維軸對稱模型，并采用展開方法，適用于模擬平面波激勵下的旋轉體散射。與在三維中模擬同一問題相比，二維軸對稱模型使用的內存和時間明顯更少，對于大型電散射體來說尤其如此，并且還有助于使用更密集的網格來提高精度。在二維軸對稱模型中使用線偏振平面波?背景場時，軟件會自動添加方位角模數的輔助掃描。為了構建全解，在后處理過程中會對每個方位角模式的貢獻求和。您可以在新的石墨烯對圓柱散射體的隱身作用（波動光學）模型中查看此特征的應用演示。

新增易于使用的“對稱平面”特征

對稱平面?特征可以簡化理想電導體 (PEC) 和理想磁導體 (PMC) 對稱平面的定義。當出于對稱性考慮而減小模型大小時，可以使用此特征代替理想電導體?和理想磁導體?邊界條件。不僅如此，在計算遠場以及定義解析端口?模場和集總端口?阻抗時，可以使用有關對稱平面?特征的類型和位置信息。您可以在以下模型中查看這一新特征的應用演示：

scattering_nanosphere
self_focusing
fabry_perot_resonator
?

“金納米球的光散射”教學案例中使用了?對稱平面節點。

有限元法 (FEM)-邊界元法 (BEM) 多物理場耦合

新的 FEM-BEM 耦合特征可以簡化電磁波混合 FEM-BEM 模型的設置，在“模型向導”中作為電磁波，FEM-BEM?多物理場接口提供，其中將會自動添加電磁波，頻域?和電磁波，邊界元?接口，以及新增的電場耦合?多物理場耦合特征。

弱形式端口選項

在擴展端口邊界上的電場時，新的弱?端口公式會為擴展系數（S 參數）添加一個標量因變量，然后僅使用弱表達式求解 S 參數和邊界上的切向電場。由于不使用約束，因此該公式在求解時完全移除了約束消除步驟。這個新的端口公式取代了 6.0 版本中引入的無約束端口公式。

您可以在幾乎所有基于端口的教學案例中查看這個新端口公式的應用演示，例如：

optical_ring_resonator_3d（新）
plasmonic_wire_grating
hexagonal_grating

二維軸對稱中的協變公式

在二維軸對稱公式中，將面外因變量公式化為以下形式會更加方便

上式稱為協變公式。其中，Ψ 是因變量， ?是徑向坐標。因此，面外電場分量通過下式進行計算

協變公式在數值穩定性和精度方面具有更好的性能。與以前的版本相比，特征頻率仿真會返回更少的特征頻率；但是，返回的解具有更高的精度，并且返回的偽解也少得多

此公式用于除模式分析?和邊界模式分析?以外的所有研究類型，您可以在以下模型中查看其應用演示：

cylinder_graphene_cloak
step_index_fiber_bend
vertical_cavity_surface_emitting_laser
whispering_gallery_mode_resonator

用于散射和匹配邊界條件的“無入射場”選項

對于電磁波，波束包絡?接口中的散射邊界條件?和匹配邊界條件，現在為入射場?參數添加了一個默認選項：無入射場?值。如果邊界處只有出射波，則可以使用此選項。以下現有模型突出演示了這一選項的使用：

brewster_interface
beam_splitter
fabry_perot_resonator

計算前繪制解析端口模場

矩形、圓形?和同軸?端口類型的模場由解析函數描述。在新版本中，您可以在運行仿真之前預覽這些類型的端口模式，前提條件是端口?邊界與主軸平行。

矩形 TE10?模式的?端口設置和場。繪制按鈕位于?模式類型組合框旁邊。

迎風通量公式

電磁波，時域顯式?接口的波動方程?節點中的通量類型?參數現在還包含迎風通量?選項，可用于改進 S 參數的計算 - 理想電導體 (PEC) 邊緣周圍的過度耗散可能導致計算精度較低（使用默認的?Lax-Friedrichs?通量參數時可能發生這種情況）。

集膚深度計算器

您可以使用新的集膚深度計算器功能，根據材料的電導率或電阻率計算集膚深度，從而幫助您確定特定邊界條件的應用是否合適。集膚深度計算器?顯示在阻抗邊界條件、過渡邊界條件、多層阻抗邊界條件?和多層過渡邊界條件?特征的設置中。以下模型演示了集膚深度計算器?特征的使用：

beam_splitter
enhanced_mems_mirror_coating
graphene_metamaterial_perfect_absorber

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“波動光學模塊”添加了多個新的教學案例。

光學環形諧振腔陷波濾波器（三維）

使用“波動光學”零件庫中的零件的光環三維模型，結果顯示了諧振波長處的場分布。

光學八木-宇田天線

本例使用?電磁波，邊界元接口對鋁納米棒制成的光學八木-宇田天線進行建模，結果顯示了由電點偶極子驅動的天線的遠場輻射方向圖。

石墨烯對圓柱散射體的隱身作用

二維軸對稱模型中的?線偏振平面波背景場，結果顯示了具有和不具有石墨烯隱身層的圓柱散射體周圍的場分布比較圖。

石墨烯超材料完美吸收器

一種漁網狀結構的石墨烯太赫茲 (THz) 超材料吸收器。

微機電鏡的增強涂層

優化薄介電涂層厚度前后的鏡面反射光譜的比較圖。

錐形波導

具有傳播波的錐形波導的電場分布（通過?電磁波，波束包絡接口建模）。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“射線光學模塊”的用戶提供了用于計算注量率的新特征，改進了偽隨機數生成 (PRNG) 功能，并為“光學”材料庫新增了多種材料。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新及其他新增功能。

注量率計算

注量率定義為：在仿真域的任意位置撞擊一個小的球形探測器的輻射量除以該探測器的橫截面積?，F在我們為此新增了一個專用的域累加器特征注量率計算。在模擬紫外線 (UV) 凈化系統時，此特征可以用來預測細菌和其他病原體在經過紫外線輻射源時吸收的紫外線輻射量，因此很有價值。

您可以在新增的環形紫外反應器和帶粒子追蹤的環形紫外反應器教學案例中查看這一新特征的應用演示。

紫外線燈周圍注量率的切面圖，其中還顯示一小部分光線。
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偽隨機數生成算法得到改進

“射線光學模塊”包含多種依賴于 PRNG 的功能，例如：

對載有粒子的介質中的消光進行蒙特卡羅建模
漫反射和各向同性散射
用于粗糙邊界建模的面法向擾動
一定條件下的射線-邊界相互作用
這些示例中使用的 PRNG 方法已得到改進，已不太可能在理想情況下本應不相關的隨機數之間產生相關性，包括作用于不同光線的隨機邊界條件，以及隨機生成的矢量分量之間不需要的相關性?，F有的碟式太陽能接收器教學案例演示了這一新的功能改進。

來自拋物面天線的反射光線，圖中包含太陽臨邊昏暗和表面粗糙度的影響。粗糙度模型在初始化每條釋放光線的方向時，對于面法向應用了偽隨機生成的擾動。

“在解中僅存儲累積變量”的選項

根據具體的應用，累積變量（例如域內的沉積射線功率或注量率）可能比單個光線的位置和方向更有價值。您現在可以使用相關選項僅在解中保留累積變量，而放棄與光線相關的自由度，從而減小文件的大小。新增的環形紫外反應器和帶粒子追蹤的環形紫外反應器教學案例中演示了這一特征。

僅在解中存儲注量率（而不是單獨的光線位置）以減小文件大小時，幾何光學接口的設置。

光學材料庫更新

“射線光學模塊”和“波動光學模塊”的光學材料庫中添加了來自株式會社小原公司的熔融石英和 i 線玻璃。與其他類型的玻璃相比，熔融石英和 i 線玻璃在紫外線和近紫外線波長處通常具有更高的透光率。

新增的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“射線光學模塊”新增了三個教學案例。

環形紫外反應器

紫外線 (UV) 水凈化反應器。切面圖根據紫外線燈周圍水中的注量率進行著色。
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帶粒子追蹤的環形紫外反應器

帶粒子追蹤的紫外線 (UV) 水凈化反應器。通過紫外反應器的粒子軌跡根據其累積劑量進行著色，切面圖顯示了水中的注量率。

菲涅爾透鏡的射線光學建模

菲涅爾透鏡（左）與平凸透鏡（右）的射線準直比較圖。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“等離子體模塊”的用戶帶來了新的功能，現在可以模擬具有周期性射頻偏壓的耦合等離子體反應器，新增了等離子體化學?插件，可基于文本文件為模型創建完整的等離子體化學體系，并添加了四個新的教學案例。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新。

多物理場接口：帶射頻偏壓的電感耦合等離子體

新的帶射頻偏壓的電感耦合等離子體?多物理場接口將等離子體，時間周期?與磁場?接口相耦合，以模擬具有電容射頻周期性激勵的電感耦合等離子體 (ICP) 反應器。其中在頻域求解磁場，并求解周期穩態的等離子體輸運方程。該接口專用于模擬具有電感和電容功率耦合機制的等離子體反應器，您可以在新的帶射頻偏壓的氬和氯電感耦合等離子體反應器模型中查看其應用演示。

在氬和氯混合物中運行的帶射頻偏壓的電感耦合等離子體反應器的仿真結果。
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等離子體化學插件

等離子體化學?插件可以使用等離子體?和等離子體，時間周期?接口基于文本文件自動創建出完整的等離子體化學。借助該插件，您可以在文件中指定等離子體化學的各個方面，例如熱力學參數等物質屬性、基于橫截面積和速率常數的電子碰撞反應、重物質反應和表面反應。以下新模型使用了這一特征：

帶射頻偏壓的氬和氯電感耦合等離子體反應器模型
氬和氧電感耦合等離子體反應器模型
氬和氧電容耦合等離子體反應器模型
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等離子體化學插件（左）用于導入一個氬-氯等離子體化學文件（右），其中等離子體特征由插件自動創建。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“等離子體模塊”添加了四個新的教學案例。

帶射頻偏壓的氬和氯電感耦合等離子體反應器模型

在氬和氯混合物中運行的帶射頻偏壓的電感耦合等離子體反應器的模型結果。模型中使用?帶射頻偏壓的電感耦合等離子體接口來模擬具有電容射頻周期性激勵的氬和氯電感耦合等離子體反應器，其中在頻域求解磁場，并使用等離子體求解周期解。所涉及的流體流動和氣體加熱通過等離子體模型自洽求解。

氬和氧電感耦合等離子體反應器模型

本教程對氬-氧電感耦合等離子體反應器進行建模，其中的流體流動和氣體加熱通過等離子體模型自洽求解。新的?等離子體化學插件用于從文件中導入完整的等離子體化學。相關的模型文件中討論了對電負性放電進行建模的重要方面和策略。

氬和氧電容耦合等離子體反應器模型

電容耦合等離子體 (CCP) 反應器中帶電物質的時間平均密度，氬和氧的摩爾分數分別為 0.1 和 0.9。該模型介紹了通過 13.56 MHz 電激勵在兩個金屬電極之間維持的氬-氧等離子體的研究。氧的摩爾分數被參數化，其中可以觀察到主要正離子的轉變。放電的核心呈電負性，負離子（深藍色）是主要的負電荷載流子。負離子密度向邊緣快速下降，其中電子（淺藍色）是主要的負電荷載流子。

干空氣玻爾茲曼分析

電子能量分布函數（以 10 為底的對數）隨電子能量（已針對多個電子平均能量進行參數化）的變化情況。在這個模型中，對 80:20 的氮氧混合物（表示干空氣）使用兩項近似求解玻爾茲曼方程，以得到電子能量分布函數 (EEDF) 和宏觀傳遞參數，以及可用于流體型模型的源項。此外，本教程還解釋了如何準備用于導出的 EEDF，以在?等離子體接口中使用。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“結構力學模塊”的用戶增強了接觸建模功能，引入了在邊界上添加線性和非線性材料的功能，并添加了用于對具有給定材料屬性集的材料模型的特性進行數值測試和驗證的新特征。請閱讀以下內容，了解有關“結構力學模塊”的所有更新功能。

接觸建模增強功能

新版本對接觸建模功能進行了一些補充和改進。

實施了更快的新接觸搜索算法，對大型三維模型尤其有利。
新增了 Nitsche 方法，用于制定接觸方程；這是一種穩健的方法，不會添加任何額外的自由度。
為所有接觸模型的接觸方程添加了更穩定的新公式。
改進了殼和膜的公式，現在使用彎曲幾何上的實際表面。
改善了對自接觸的支持?，F在，該公式在接觸對的兩側是對稱的。

固體力學接口 - 一維

現在，固體力學?接口可用于一維和一維軸對稱組件，您無需添加任何附加產品即可使用基本功能。在橫向上，您可以選擇平面應力、平面應變和廣義平面應變的不同組合。在電池建模、聲學和熱-結構相互作用等方面，可以使用多種多物理場應用，其中一維模型對于洞察各種物理現象很有幫助。請注意，電池中的插層應變功能已包含在“電池模塊”中。對于更高級的一維建模，將“固體力學”接口與“MEMS 模塊”、“多體動力學模塊”或“聲學模塊”結合使用時，可以使用許多額外的特征。

材料模型的數值測試

對于復雜的材料模型，尤其是用戶定義的模型來說，研究模型在各種載荷條件下的行為非常重要。固體力學?接口中新增的測試材料?特征可以自動建立具有一個單元的小模型，其中包含適用于多種不同載荷條件的邊界條件和研究步驟。載荷既可以是準靜態，也可以是瞬態的；可以是單調的，也可以是循環的。您可以在更新的使用修正劍橋黏土材料模型模擬等向壓縮試驗和非恒定載荷下的初級蠕變模型中查看這一新特征的應用演示。

材料模型的四種不同基本測試的應力-應變曲線。
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固體邊界上的材料

現在，您可以在內部或外部邊界上使用各種線性和非線性材料模型，例如，用于模擬膠層、墊圈或包層。從全三維到僅面內應變，這類層可以使用許多不同的假設。當您結合使用“復合材料模塊”與“結構力學模塊”來實現這些模型時，邊界材料甚至可以是多層的?，F有的加熱電路模型演示了這一新功能。

兩個管法蘭之間的墊圈的應力。
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線纜物理場接口

此版本新增了線纜?接口，用于分析電纜或電線系統，該接口可以單獨進行分析，也可以與其他類型的結構結合使用。線纜可以被施加預應力，也可以因自重而下垂。您可以在新的靜載作用下的桁架塔線性屈曲分析教學案例和現有模型中查看這一新功能的應用演示。

薄膜阻尼的多物理場接口

此版本添加了兩個新的薄膜阻尼多物理場接口：實體薄膜阻尼?和殼薄膜阻尼，它們分別將薄膜流動?接口與固體力學?或殼?接口相結合。此外，還新增了兩個促進薄膜阻尼的多物理場耦合：結構薄膜流動相互作用?和殼薄膜流動相互作用。這些耦合不限于薄膜阻尼；比如，您也可以使用它們對潤滑和空化現象進行建模。

加速度計中的壓膜氣體阻尼。彩色繪圖顯示固體域的兩個表面上的氣壓。

靜載下的屈曲分析

在搜索臨界屈曲載荷時，有些情況下存在多種載荷系統，其中一種可以被視為固定載荷。例如，重力載荷可以看作是固定的（靜載），而工作載荷可以看作是不固定的（活載）。即使您只想計算工作載荷的臨界水平，靜載仍然會影響屈曲風險。新的靜載作用下的桁架塔線性屈曲分析模型中內置了此類分析，您可以在其中進行查看。

線性屈曲分析的求解器設置現在支持處理活載和靜載的組合。本例將拉索中的預應力和塔架的自重視為靜載，并將頂部的力視為活載。

殼和膜的磨損

與固體力學?接口中已有的功能類似，磨損?子節點已添加到殼?和膜?接口中。您可以使用此特征計算由于摩擦滑動而減少的殼和膜厚度的磨損，也可以使用同一技術為厚度變化率添加用戶定義的表達式，還可將它用于對腐蝕或電鍍等進行建模。

新的裝配連接方法

新版本添加了 Nitsche 方法，以強制使裝配中的邊界之間具有連續性。與經典的逐點約束相比，這種方法有兩個重要的優勢：

當兩側的網格不共形時，可以明顯減少解中的局部擾動。
由于沒有添加約束，因此避免了數值敏感且有時計算量較大的約束消除步驟。
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使用經典約束或新的 Nitsche 方法連接不匹配的網格時，局部應力擾動的比較圖。
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部件模態綜合法增強功能

現在，您可以在部件模態綜合法 (CMS) 分析中使用殼單元。此外，新版本還引入了多項通用的功能改進，使您可以更輕松地針對 CMS 分析來建立模型。

洗衣機的動力學研究。當表示洗衣機外殼的殼單元減化為 CMS 部件時，分析時間減少了 1/2。?

基座激勵

結構上的動態載荷通常由其所有支撐點的一定加速度組成，典型的示例包括，當零件連接到振動臺進行測試，或者當建筑物受到較大波長的地面加速度時的情況?，F在，您可以使用新的基座激勵?特征更自然地描述這種類型的載荷，它非常適用于隨機振動分析。您可以在現有的主板的沖擊響應和主板的隨機振動試驗模型中查看此更新功能。

使用?基座激勵特征的示例，其中在隨機振動分析中使用三個輸入功率譜密度 (PSD)?；钍钦麄€模型的屬性，因此該特征不包含任何選擇。

載荷作為合成量給出

對于邊界載荷和點載荷集，您現在可以通過從載荷類型?列表中選擇合成?選項來指定相對于給定點的總力和力矩，從而更輕松地應用合成載荷，而無需施加人為約束或者對實際載荷分布進行長時間的計算。此外，還可以控制載荷分布的假設形狀。

焊接計算

對于焊接結構，能夠預測焊縫中的應力是設計的一個重要方面。在殼?接口中，您現在可以計算沿連接邊的應力。由于焊縫不在幾何中建模，而是由其屬性表示，因此該方法具有半解析性。您可以計算單面和雙面角焊以及對接焊。

一組焊縫的失效指數。

新增各向異性材料的輸入

線彈性材料?特征中添加了多個用于輸入彈性常數的新選項：

正交各向異性材料現在可以通過七種不同晶系的晶體數據來描述：立方晶系、六方晶系、六常數三方晶系、七常數三方晶系、六常數正方晶系、七常數正方晶系和正交晶系。
支持橫向各向同性材料的輸入，從而減少此類材料的輸入數量。
除彈性矩陣以外，一般各向異性材料現在還可以由其柔度矩陣表征。
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使用晶系輸入彈性數據的用戶界面。

剛性連接件的功能改進

剛性連接件?是抽象建模的重要工具，例如在應用載荷和連接對象時非常有用，其功能在以下三個方面得到了增強：

現在可以斷開選定的自由度，例如在局部坐標系給定的方向上執行此操作。利用此選項，您可以釋放過多的約束并減少局部應力集中。
對于三維中的兩點剛性連接件，可以自動抑制潛在的旋轉奇點。
作為新的默認設置，由剛性連接件生成的自由度現在可以在研究序列中組合在一起，從而顯著減少模型樹中的節點數，使您可以更輕松地應用手動縮放實現收斂容差。同樣的更改也適用于連接件?特征。

釋放的自由度的影響。帶內壓的異徑管末端有一個剛性連接件，如最左圖的棕色面所示。通過使用標準公式，關于剛度的假設將保持半徑不變，如中間圖所示。在最右側的圖中，徑向位移在剛性連接件中被釋放，例如，仍然可以在任何方向施加載荷或連接到其他域。

管道分析增強功能

在管道分析方面，新版本進行了以下更新：

在管力學?接口中，您現在可以為彎管的柔度和應力指定校正因子。
在進行應力計算時，您現在可以輸入一個縮小的壁厚，可用于分析腐蝕裕量。
零件庫中添加了許多參數化管幾何：直管、彎管、異徑管和 T 型接頭。這些幾何可用于使用實體或殼單元進行詳細分析。此類三維模型可以通過現有的耦合功能直接連接到管力學?接口。
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本例使用?固體力學和?管力學接口模擬彎管在彎曲作用下的應力和變形，其中實體幾何從零件庫中獲取。

局部坐標系中的結果

現在，您可以通過添加局部坐標系結果?節點來輕松定義任意數量的局部坐標系，以計算結構力學?接口中的常用量。您可以在可用的變換量中找到應力、應變、位移和材料屬性。

圓柱對稱的幾何在全局?x?方向和方位角方向上的直接應變。

桁架接口中的有限位移

在桁架?接口以及新的線纜?接口中，可以將位移限制為一個點或整條線的特定值。有限位移?邊界條件可用于模擬接近壁或支撐點的情況。

桁架單元的標準橫截面

在桁架?接口中，橫截面數據?節點增加了一個選項，用于通過幾何屬性來定義單元橫截面?？捎玫臋M截面包括：矩形、箱形、圓形、管形、H 型、U 型、T 型、C 型?和帽型。您可以在新的桁架塔屈曲教學案例和以下現有模型中查看此特征的應用演示：

inplane_and_space_truss
truss_tower_buckling
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使用標準橫截面之一的“桁架塔屈曲”模型。

彈性波的裂隙邊界條件

彈性波，時域顯式?物理場接口中新增的裂隙?邊界條件用于處理兩個具有不完全結合的彈性域。裂隙可以是彈性薄層、充滿流體的層，或彈性材料的不連續性（內部邊界），您可以使用多個選項來指定薄彈性域的屬性。這種邊界條件的典型應用是模擬無損檢測 (NDT) 應用，例如檢查脫層區域或其他缺陷的響應，或者模擬石油和天然氣工業中波在斷裂固體介質中的傳播。

預定義的繪圖

一般的預定義繪圖功能為結構力學?接口帶來了廣泛的更新。預定義的繪圖類似于默認繪圖，二者的重要區別在于，前者不會添加到“模型開發器”中（除非用戶選擇這樣做）。由于為每個研究生成的默認繪圖的數量已明顯減少，因此這樣做是有利的。

此外，用戶還將看到以下兩項改進：

除了以前版本中的默認繪圖以外，現在添加預定義的繪圖?菜單還新增了多個有用的繪圖。
您可以直接使用中間研究步驟（例如預應力動態分析中的加載步驟）的結果圖。
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“管路連接”模型中的?添加預定義的繪圖窗口。

梁的剪力和力矩圖

表示梁結構中彎矩和剪力分布的一種常用方法是在幾何頂部繪制剪力和彎矩圖。梁?接口中添加了繪制力矩和剪力圖的功能。即使對于分布載荷，圖表也與網格無關；也就是說，其中包含載荷變化對單元的影響。此外，截面力圖也可用于動態分析，其中部分載荷由慣性力組成。

截面力圖：外加載荷和網格（共 10 個梁單元）（上）、力矩圖（左下）和剪力圖（右下）。請注意，僅對一部分最頂部的單元施加分布載荷。

用于微結構均質化的新零件

在零件庫中，COMSOL Multiphysics?分支下添加了名為代表性體積單元?的新文件夾，其中包含許多常見微結構的參數化幾何圖形，例如纖維、孔隙和顆粒復合材料。這些幾何可用于使用代表性體積單元 (RVE) 方法來計算有效材料屬性。新的周期性微結構的均質材料屬性和顆粒復合材料的細觀力學模型著重演示了這一新功能。

“零件庫”中的參數化幾何示例。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“結構力學模塊”添加了多個新的教學案例。

非線性諧波響應

本例研究一個輕度非線性結構的諧波激勵，其中使用線性解（綠色）設置初始條件，以加快全非線性模型（藍色）的求解速度。

支架 - 降階建模

本例使用降階支架模型（左）和完整模型（右）顯示瞬態分析過程中計算的應力之間的比較。

加載彈簧的自接觸

彈簧的變形 - 當承受彎曲載荷時，幾圈彈簧被迫相互接觸。

各向同性 Cosserat 彈性圓柱的扭轉

具有三個不同內部長度尺度參數值的扭曲圓柱體中的微旋轉。

顆粒復合材料的細觀力學模型

本例模擬較軟基體中具有剛性球形夾雜物的周期性單元，其中顯示當單元承受一種基本載荷工況時，基體中的應力。

靜載作用下的桁架塔線性屈曲分析

存在靜載的情況下，斜拉桁架塔的前兩種屈曲模態。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“非線性結構材料模塊”的用戶引入了全新的絕熱加熱?特征、增強的黏塑性和超彈性建模功能，以及五個新的教學案例。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新。

絕熱加熱

新版本添加了一個處理固體、殼和膜中絕熱加熱的新框架。當能量因快速變形而耗散時，絕熱加熱非常重要，這反過來又會增加物體的溫度。您可以通過在固體力學、多層殼、殼?或膜?接口中添加絕熱加熱?子節點來實現這一效果。

黏塑性改進

黏塑性?節點新增一個框架，基于變形梯度的乘性分解來處理大黏塑性應變，在計算速度和內存使用率方面有明顯的改進，還可以在超彈性材料?節點下添加蠕變?和黏塑性?特征。此外，新版本更新了?Chaboche?和?Perzyna?模型，并引入了兩個全新的黏塑性模型：Bingham?模型和?Peric?模型?，F在用戶還可以指定用戶定義?的黏塑性模型。您可以在Lemaitre-Chaboche 黏塑性模型和焊點的黏塑性蠕變模型中查看這些新的改進功能。

改進后的?黏塑性特征的設置，圖中選中了?Chaboche?模型。

超彈性改進

新版本實現了處理所有超彈性材料可壓縮性的新框架。因此，所有材料模型都有一個新的可壓縮公式，從而也可以將相場?損傷添加到固體力學?接口中的所有超彈性材料。此外，新版本中用戶可以在膜?接口中對超彈性材料的褶皺進行建模。您可以在新增的方形超彈性氣囊的膨脹和不同厚度圓柱膜的起皺模型中查看這些功能改進。

由超彈性材料制成的充氣氣囊中的褶皺區域（綠色）。

薄層中的附加功能

固體力學?接口中新增的薄層?節點可以包含超彈性?和非線性彈性?材料模型，還可以通過添加損傷、蠕變?或塑性?等子節點來包含其他非彈性效應。您可以在新增的薄層界面模型中查看這一附加功能的應用演示。

使用固體近似的薄層的位移和應力突變。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“非線性結構材料模塊”引入了多個新的教學案例。

方形超彈性氣囊的膨脹

帶褶皺的超彈性氣囊，其中第二主應力變為壓應力（紅色區域）。

不同厚度圓柱膜的起皺

在軸向拉伸和內部流體壓力下，不同厚度圓柱超彈性膜的褶皺區域（紫色）。

橡膠套密封件的接觸分析

用于保護軸上柔性關節的多層橡膠套密封件，在與軸本身接觸以及與密封件的其他法蘭自接觸時，會發生較大位移。

塑性子模型建模方法

局部非線性被納入軸的子模型中，該子模型及相應的等效塑性應變計算結果如圖所示。

薄層界面

采用不同的建模策略來描述嵌入剛性材料之間的軟性材料薄層的特性。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“復合材料模塊”的用戶在多層殼?接口中提供了改進的接觸功能、改進了多層線彈性材料?節點的性能，還引入了一個新的教學案例。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新。

改進的接觸功能

多層殼?接口中的接觸?特征現在與其他結構力學?接口中的相應節點相似，包含對動態接觸事件建模至關重要的罰函數，動力學?和增廣拉格朗日，動力學?接觸方法。此外，現在還可以在此接觸?特征中使用摩擦、滑移速度、黏附?和剝離?子節點，以便對各種接觸現象進行有效建模。當模型中存在接觸對時，默認的接觸?節點會自動添加到多層殼?接口中。

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“多層線彈性材料”的性能改進

在殼?和膜?接口中，當多層材料鏈接?或多層材料堆疊?節點以對稱、反對稱或重復變換時，軟件會結合使用數值和解析方法來計算剛度矩陣。因此，裝配和計算時間都顯著減少。

多層材料鏈接節點設置中的?變換選項。?

支持多層線彈性材料中的大應變

對于幾何非線性分析，默認情況下，應變的乘性分解現在用于殼?接口中的多層線彈性材料?節點，這對于有限變形情況下的精度非常重要。在設置中添加了一個應變加法分解?復選框，用于需要使用舊特性的情況。

用于微結構均化的零件庫

在零件庫中，COMSOL Multiphysics?分支下添加了名為代表性體積單元?的新文件夾，其中包含許多常見微結構的參數化幾何圖形，例如纖維、孔隙和顆粒復合材料。例如，這些幾何可用于使用代表性體積單元 (RVE) 方法來計算有效材料屬性。失效的細觀力學：復合材料結構的多尺度分析和復合材料氣瓶的細觀力學和應力分析模型演示了這一新增功能。

“零件庫”中的四個參數化幾何形狀。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“復合材料模塊”引入了一個新的教學案例。

失效的細觀力學：復合材料結構的多尺度分析

單向纖維復合材料中特定材料點（小標記）的微觀 von Mises 應力和復合材料圓柱體中特定全厚度位置的宏觀 von Mises 應力。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“多體動力學模塊”的用戶引入了接觸建模性能改進、分析導線和電纜的接口，以及強制執行裝配邊界間連續性的新方法。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新及其他新增功能。

接觸建模增強功能

新版本對接觸建模功能進行了一些補充和改進，對性能和功能都有影響。

實施了更快的新接觸搜索算法，對大型三維模型尤其有利。
新增了 Nitsche 方法，用于制定接觸方程；這是一種穩健的方法，不會添加任何額外的自由度。
為所有接觸模型的接觸方程添加了更穩定的新公式。
改善了對自接觸的支持?，F在，該公式在接觸對的兩側是對稱的。

線纜物理場接口

新版本新增了一個線纜?物理場接口，可以單獨或與其他類型的結構一起用于分析電纜或線纜系統。線纜可以被施加預應力，也可以因自重而下垂。以下模型使用了這一新功能：

新的裝配連接方法

新版本中添加了一種新的方法來執行裝配中邊界之間的連續性，即 Nitsche 方法。與經典的逐點約束相比，新方法有兩個重要的優點：

當兩側的網格不共形時，可以明顯減少解中的局部擾動。
由于沒有添加約束，因此避免了數值敏感且有時計算量較大的約束消除步驟。
?

使用經典約束或新的 Nitsche 方法連接不匹配的網格時，局部應力擾動的比較圖。

部件模態綜合法增強功能

借助“結構力學模塊”，您現在可以在部件模態綜合法（CMS）分析中使用殼單元。此外，新版本還引入了多項一般的功能改進，使您可以更輕松地針對 CMS 分析來建立模型。

本例是對一臺洗衣機的動力學研究，當表示洗衣機外殼的殼單元減少為 CMS 部件時，分析時間減少了 1/2。

基座激勵

結構上的動態載荷通常由其所有支撐點的一定加速度組成，典型的示例包括，當零件連接到振動臺進行測試時的情況?，F在，您可以使用新的基座激勵?特征更自然地描述這種類型的載荷。

基座激勵的一個示例，其中結構在所有螺栓孔處具有統一的指定加速度?；钍钦麄€模型的一個屬性，因此這個特征不包含任何選擇。

載荷作為合成量給出

對于邊界載荷和點載荷集，您現在可以通過從載荷類型?列表中選擇合成?選項來指定相對于給定點的總力和力矩，從而更輕松地應用合成載荷，而無需施加人為約束或者對實際載荷分布進行長時間的計算。此外，還可以控制載荷分布的假設形狀。

?

剛性連接件的功能改進

剛性連接件?是抽象建模的重要工具，例如在應用載荷和連接對象時非常有用，其功能在以下三個方面得到了增強：

現在可以斷開選定的自由度，例如在局部坐標系給定的方向上執行此操作。利用此選項，您可以釋放過多的約束并減少局部應力集中。
對于三維中的兩點剛性連接件，可以自動抑制潛在的旋轉奇點。
作為新的默認設置，由剛性連接件生成的自由度現在可以在研究序列中組合在一起，從而顯著減少模型樹中的節點數，使您可以更輕松地應用手動縮放實現收斂容差。同樣的更改也適用于連接件?特征。
?

釋放的自由度的影響。帶內壓的異徑管末端有一個剛性連接件，如最左圖的棕色面所示。如中間的圖所示，對于標準公式，關于剛性的假設將保持半徑不變。在最右側的圖中，徑向位移在剛性連接件中被釋放。仍然可以在任何方向施加載荷或連接到其他域。

局部坐標系中的結果

現在，您可以通過添加局部坐標系結果?節點來輕松定義任意數量的局部坐標系，以計算常用結果量。您可以在變換量中找到應力、應變、位移和材料屬性。

圓柱對稱的幾何在全局?x?方向和方位角方向上的直接應變。

預定義的繪圖

新版本新增了用于預定義繪圖的常規功能。預定義繪圖類似于默認繪圖，二者的重要區別在于，除非用戶選擇這樣做，否則前者不會被添加到模型開發器?中。這有三個好處：

為每個研究生成的默認繪圖的數量已大大減少。
除了先前版本中的默認繪圖外，添加預定義的繪圖?菜單中還提供了多個新的有用繪圖。
中間研究步驟的結果圖（例如，預應力動態分析中的加載步驟）可以直接使用。
?

“案例庫”中一個模型的?添加預定義的繪圖窗口。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“轉子動力學模塊”的用戶引入了一個新特征對轉子摩擦進行建模，現在可以訪問在給定坐標系中表示的結果變量，還引入了兩個新的教學案例。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新及其他新增功能。

轉子摩擦模型

如果轉子接觸其外殼，對動力學的影響可能非常大，這種現象稱為轉子摩擦，現在可以使用新的轉子摩擦?特征在梁轉子?接口中進行建模。轉子與殼之間的接觸建?，F在也可以考慮到摩擦的影響。

具有離心率的轉子的軌道圖，顯示了不考慮外殼的結果（左）以及與外殼的間隙僅略大于軌道中心的結果（右）。繪圖中藍色表示亞臨界轉子轉速（50% 的渦動頻率），綠色表示超臨界轉子轉速（130% 的渦動頻率）。

局部坐標系中的結果

現在，您可以通過添加局部坐標系結果?節點來輕松定義任意數量的局部坐標系，以計算實心轉子?和實心轉子，固定坐標系?接口中的常用量。您可以在可用的變換量中找到應力、應變、位移和材料屬性。

扭轉引起的剪切應力。每個軸使用一個局部柱坐標系。

預定義的繪圖

新版本新增了用于預定義繪圖的常規功能。預定義繪圖類似于默認繪圖，二者的重要區別在于，除非用戶選擇這樣做，否則前者不會被添加到模型開發器?中。這有三個好處：

為每個研究生成的默認繪圖的數量已大大減少。
除了先前版本中的默認繪圖外，添加預定義的繪圖?菜單中還提供了多個新的有用繪圖。
中間研究步驟的結果圖（例如，預應力動態分析中的加載步驟）可以直接使用。
?

“使用不同的轉子接口比較坎貝爾圖”模型的?添加預定義的繪圖窗口。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“轉子動力學模塊”引入了兩個新的教學案例。

立式推力軸承的形狀優化

形狀優化用于改進立式推力軸承。優化后的結果顯示在左側，而原始構型顯示在右側。壓力分布顯示在上行，潤滑油膜厚顯示在下行。

立式推力軸承的拓撲優化

立式推力軸承模型，顯示拓撲優化后的流體壓力（左）和潤滑油膜厚（右）。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“MEMS 模塊”的用戶引入了兩個新的多物理場接口、增強了接觸建模功能，以及新增了多個教學案例。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新及其他新增功能。

壓電和熱釋電多物理場接口

在“模型向導”的?AC/DC?分支下，有一個新的熱釋電?多物理場接口，將靜電?和固體傳熱?接口與新的熱釋電?多物理場耦合相結合，可以用來模擬固體電介質中因溫度變化而產生的電極化。同樣，在“模型向導”的結構力學?分支下，有一個新的壓電和熱釋電?多物理場接口，它將固體力學?和固體傳熱?接口與壓電效應、熱膨脹?和熱釋電?多物理場耦合相結合，可以用來模擬溫度變化導致的壓電材料的電極化。在新增的熱釋電探測器模型中演示了使用這個接口來仿真用于測量激光能量的儀器中的熱釋電探測器。

熱釋電探測器中的鈮酸鋰 (LiNbO3) 圓盤。圓盤上表面顯示了吸收的激光能量，顏色表示瞬時溫度分布。紅色和綠色箭頭分別表示熱通量和自發極化。

新的教學案例

偏壓諧振器的固有模態 - 來自 GDS 文件的三維幾何

對具有復雜三維結構的 MEMS 或半導體器件進行建模時，幾何形狀的構建可能非常耗時，往往可能需要在一個過程中組裝許多原始形狀，而這并不需要對應于逐層實現不同材料的沉積和圖案化的過程。本教學案例演示如何使用復現MEMS 器件制造的逐層方法更有效地構建三維幾何形狀。通過使用“ECAD 導入模塊”從 GDS 文件導入布局，并使用“設計模塊”中的操作，可以極大地減少用于定義幾何的參數量和步數。

偏壓諧振器的結構，通過導入 GDS 文件并使用“設計模塊”中的操作逐層構建。

預應力微鏡振動：熱黏性-熱彈性力學耦合
這個新教學案例分析了預應力微鏡的操作，包括熱彈性效應的損耗和與周圍空氣的相互作用，其中詳細演示了熱黏性聲-熱彈性力學邊界?多物理場耦合（在“聲學模塊”中可用）在聲-結構相互作用問題的熱黏性損耗建模中的應用。這個多物理場耦合特征可以捕獲流-固界面上非理想熱條件的影響，這在 MEMS 應用中非常重要。本模型中還使用熱彈性力學?接口計算由熱彈性效應驅動的不可逆傳熱的機械損耗，這對于微觀結構尤其重要。

您可以從關聯的“案例下載”條目下載模型。

600 Hz 振動模式下，微鏡結構和周圍空氣域中的溫度擾動。

電容式微機械超聲換能器

本模型演示電容式微機械超聲換能器 (CMUT) 的操作，這是一種將超聲波轉換為電信號以用于高分辨率成像應用的微型接收器。換能器與外部電路相連，諧波擾動邊界載荷表示超聲能量。模型中分析了一種對力-位移特性進行優化以提高效率的 CMUT 設計。需要改進的一個重要指標是位移均勻性因子，可以通過頻域，預應力?研究來計算。這種特殊的設計推進了由壓電換能器主導的醫學成像技術，并有望實現小型化和更高的分辨率。該器件可以使用完善的 0.35 μm 互補金屬氧化物半導體 (CMOS)–MEMS 工藝技術來制造。

您可以從關聯的“案例下載”條目下載模型。

由電介質（二氧化硅）和金屬（鋁）交替層制成的 CMUT，采用光刻技術制成。有三個電介質層、四個金屬層以及一個（隱藏的）氮化物鈍化層，可以響應外壓，保護器件不受外部環境的影響。顏色表示嵌入式電極的位移。

靜電吸盤

本模型演示在晶圓加工過程中，用于將晶圓固定在溫控平臺上的靜電吸盤的操作。其中使用機電力、流-固耦合、非等溫流動?和熱膨脹?耦合來計算晶圓的壓力相關冷卻問題。靜電吸盤在各種晶圓加工設備中發揮著重要作用。在加工過程中，靜電吸盤利用機電力將晶圓固定在溫控平臺上，而不是機械夾持。本模型中，靜電力抵消了在晶圓與靜電吸盤之間的間隙中流動的氦氣的壓力，從而在低壓環境中提供有效的熱傳導。

您可以從關聯的“案例下載”條目下載模型。

靜電吸盤模型，其中顯示（放大的）變形晶圓橫截面。吸盤表面的顏色表示晶圓溫度，氣體通道的顏色表示氣體速度。

接觸建模增強功能

新版本對接觸建模功能進行了一些補充和改進。

實施了更快的新接觸搜索算法，對大型三維模型尤其有利。
新增了 Nitsche 方法的接觸公式；這是一種穩健的方法，不會添加任何額外的自由度。
為所有接觸模型的接觸方程添加了更穩定的新公式。
改進了殼和膜的公式，現在使用彎曲幾何上的實際表面。
改善了對自接觸的支持?，F在，該公式在接觸對的兩側對稱。

固體力學接口 - 一維

現在，固體力學?接口可用于一維和一維軸對稱組件，您無需添加任何附加產品即可使用基本功能。在橫向上，您可以選擇平面應力、平面應變和廣義平面應變的不同組合。在電池建模、聲學和熱-結構相互作用等方面，可以使用多種多物理場應用，其中一維模型對于洞察各種物理現象很有幫助。請注意，電池中的插層應變功能已包含在“電池模塊”中。對于更高級的一維建模，將“固體力學”接口與“MEMS 模塊”、“多體動力學模塊”或“聲學模塊”結合使用時，可以使用許多額外的特征。

材料模型的數值測試

對于復雜的材料模型，尤其是用戶定義的模型，研究模型在各種載荷條件下的行為非常重要。固體力學?接口中新增的測試材料?特征可以自動建立具有一個單元的小模型，其中包含適用于多種不同載荷條件的邊界條件和研究步驟。載荷既可以是準靜態，也可以是瞬態的；可以是單調的，也可以是循環的。您可以在更新的使用修正劍橋黏土材料模型模擬等向壓縮試驗和非恒定載荷下的初級蠕變模型中查看這一新特征的應用演示。

材料模型的四種不同基本測試的應力-應變曲線。

固體邊界上的材料

現在，您可以在內部或外部邊界上使用各種線性和非線性材料模型，例如，用于模擬膠層、墊圈或包層。從全三維到僅面內應變，這類層可以使用許多不同的假設。當您結合使用“復合材料模塊”與“結構力學模塊”來實現這些模型時，邊界材料甚至可以是多層的?，F有的加熱電路模型演示了這一新功能。

兩個管法蘭之間的墊圈的應力。

薄膜阻尼的多物理場接口

此版本添加了兩個新的薄膜阻尼多物理場接口：實體薄膜阻尼?和殼薄膜阻尼，分別將薄膜流動?接口與固體力學?或殼?接口相結合。此外，還新增了兩個促進薄膜阻尼的多物理場耦合：結構薄膜流動相互作用?和殼薄膜流動相互作用。這些耦合不限于薄膜阻尼；比如，您也可以使用它們對潤滑和空化現象進行建模。

加速度計中的壓膜氣體阻尼。彩色繪圖顯示固體域的兩個表面上的氣壓。

靜載下的屈曲分析

在搜索臨界屈曲載荷時，有些情況下存在多種載荷系統，其中一種可以被視為固定載荷。例如，重力載荷可以看作是固定的（靜載），而工作載荷可以看作是不固定的（活載）。即使您只想計算工作載荷的臨界水平，靜載仍然會影響屈曲風險。新的靜載作用下的桁架塔線性屈曲分析模型中內置了此類分析，您可以在其中進行查看。

線性屈曲分析的求解器設置現在支持處理活載和靜載的組合。本例將拉索中的預應力和塔架的自重視為靜載，并將頂部的力視為活載。

新的裝配連接方法

新版本添加了 Nitsche 方法，可以強制使裝配中的邊界之間具有連續性。與經典的逐點約束相比，這種方法有兩個重要的優勢：

當兩側的網格不共形時，可以明顯減少解中的局部擾動。
由于沒有添加約束，因此避免了數值敏感且有時計算量較大的約束消除步驟。

使用經典約束或新的 Nitsche 方法連接不匹配的網格時，局部應力擾動的比較圖。

部件模態綜合法增強功能

現在，您可以在部件模態綜合法 (CMS) 分析中使用殼單元。此外，新版本還引入了多項通用的功能改進，使您可以更輕松地針對 CMS 分析來建立模型。

洗衣機的動力學研究。當表示洗衣機外殼的殼單元簡化為 CMS 部件時，分析時間減少了 1/2。

基座激勵

結構上的動態載荷通常由其所有支撐點的一定加速度組成，典型的示例包括，當零件連接到振動臺進行測試，或者當建筑物受到長波長的地面加速度時的情況?，F在，您可以使用新的基座激勵?特征更自然地描述這種類型的載荷，它非常適用于隨機振動分析。您可以在現有的主板的沖擊響應和主板的隨機振動試驗模型中查看此更新功能。

使用?基座激勵特征的示例，其中在隨機振動分析中使用三個輸入功率譜密度 (PSD)?；钍钦麄€模型的屬性，因此該特征不包含任何選擇。

載荷作為合成量給出

對于邊界載荷和點載荷集，您現在可以通過從載荷類型?列表中選擇合成?選項來指定相對于給定點的總力和力矩，從而更輕松地應用合成載荷，而無需施加人為約束或者對實際載荷分布進行長時間的計算。此外，還可以控制載荷分布的假設形狀。

新增各向異性材料的輸入

線彈性材料?特征中添加了多個用于輸入彈性常數的新選項：

正交各向異性材料現在可以通過七種不同晶系的晶體數據來描述：立方晶系、六方晶系、六常數三方晶系、七常數三方晶系、六常數正方晶系、七常數正方晶系和正交晶系。
支持橫向各向同性材料的輸入，從而減少此類材料的輸入數量。
除彈性矩陣以外，一般各向異性材料現在還可以由其柔度矩陣表征。
?

使用晶系輸入彈性數據的用戶界面。

剛性連接件的功能改進

剛性連接件?是抽象建模的重要工具，例如在應用載荷和連接對象時非常有用，其功能在以下三個方面得到了增強：

現在可以斷開選定的自由度，例如在局部坐標系給定的方向上執行此操作。利用此選項，您可以釋放過多的約束并減少局部應力集中。
對于三維中的兩點剛性連接件，可以自動抑制潛在的旋轉奇點。
作為新的默認設置，由剛性連接件生成的自由度現在可以在研究序列中組合在一起，從而顯著減少模型樹中的節點數，使您可以更輕松地應用手動縮放實現收斂容差。同樣的更改也適用于連接件?特征。
?

釋放的自由度的影響。帶內壓的異徑管末端有一個剛性連接件，如最左圖的棕色面所示。通過使用標準公式，關于剛度的假設將保持半徑不變，如中間圖所示。在最右側的圖中，徑向位移在剛性連接件中被釋放。仍然可以在任何方向施加載荷或連接到其他域。

局部坐標系中的結果

現在，您可以通過添加局部坐標系結果?節點來輕松定義任意數量的局部坐標系，以計算結構力學?接口中的常用量。您可以在可用的變換量中找到應力、應變、位移和材料屬性。

圓柱對稱的幾何在全局?x?方向和方位角方向上的直接應變。

彈性波的裂隙邊界條件

彈性波，時域顯式?物理場接口中新增的裂隙?邊界條件用于處理兩個具有不完全結合的彈性域。裂隙可以是彈性薄層、充滿流體的層，或彈性材料的不連續性（內部邊界），您可以使用多個選項來指定薄彈性域的屬性。這種邊界條件的典型應用是模擬無損檢測 (NDT) 應用，例如檢查脫層區域或其他缺陷的響應，或者模擬石油和天然氣工業中波在斷裂固體介質中的傳播。

預定義的繪圖

一般的預定義繪圖功能為結構力學?接口帶來了廣泛的更新。預定義的繪圖類似于默認繪圖，二者的重要區別在于，前者不會添加到“模型開發器”中（除非用戶選擇這樣做）。由于為每個研究生成的默認繪圖的數量已明顯減少，因此這樣做是有利的。

此外，用戶還將看到以下兩項改進：

除了以前版本中的默認繪圖以外，現在添加預定義的繪圖?菜單還新增了多個有用的繪圖。
您可以直接使用中間研究步驟（例如預應力動態分析中的加載步驟）的結果圖。
?

“管路連接”模型中的?添加預定義的繪圖窗口。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“聲學模塊”的用戶提供了模擬聲流 (Acoustic Streaming) 的功能，支持使用時域顯式求解器計算對流聲學中的流體流動效應，并為熱黏性聲學引入了集總揚聲器邊界條件。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新及其他新增功能。

聲流仿真

聲流 (Acoustics Streaming) 是由聲場引起的流體流動，在微流體和芯片實驗室系統中非常重要，其應用包括粒子處理、流體混合，以及微流體泵等。6.1 版本中新增的聲流功能用于計算聲場在流體中引起的力、應力和邊界滑移速度，以產生流場。

新版本添加了兩個新的多物理場接口用于聲流仿真：壓力聲學聲流?和熱黏性聲學聲流。當您添加其中任何一個接口時，軟件會自動創建兩個多物理場耦合：聲流域耦合?與聲流邊界耦合，將頻域聲場與穩態或瞬態流體流動相耦合。您可以在以下教學案例中查看這些新的多物理場功能：

“案例庫”標題：acoustic_microfluidic_pump
“案例庫”標題：acoustic_streaming_microchannel_cross_section
從“案例下載”頁面下載：玻璃毛細管中的聲阱和熱聲流三維模型
從“案例下載”頁面下載：聲流體阱中的光聲泳效應
?由于輻射力和玻璃毛細管中的流體流動，粒子在聲阱中移動。其中，小粒子的運動主要由黏性曳力控制。

聲學微流體泵內的流線和速度大?。▽悼潭龋?，由尖銳邊緣處產生的強聲流驅動。

“對流聲-結構相互作用，時域顯式”的穩態背景流仿真

新功能可以使用時域顯式公式為大型瞬態模型模擬對流聲-結構相互作用（存在穩態背景流時的振動聲學）。為此，新版本添加了兩個新的多物理場耦合：對流聲-結構邊界，時域顯式?和對，對流聲-結構邊界，時域顯式，用于耦合對流波動方程，時域顯式?與彈性波，時域顯式?接口。流體域和固體域之間的邊界（或對選擇）上添加了這些條件。如使用壓電換能器的超聲波流量計模型所示，常見的應用是對流量計系統進行建模。超聲波流量計中聲信號在對稱平面上的傳播，其中包含全耦合的物理場設置，包括壓電換能器、匹配層和背襯層以及背景流。

用于熱黏性聲學的集總揚聲器邊界

現在，您可以使用集總揚聲器邊界?和內部集總揚聲器邊界?特征在頻域和時域中分析熱黏性聲學。這完善并擴展了壓力聲學?接口中的現有邊界條件。借助這些邊界條件，您可以更輕松地在熱黏性聲學中使用混合集總有限元法 (FEM) 表示來設置和模擬微型揚聲器。對于微型換能器來說，由于在預期的頻率范圍以外會發生破碎效應，集總表示通常在較大的頻率范圍內是準確的。在時域中，可以通過 CMS(x)、BL(x) 或 RMS(v) 等大信號參數來包含非線性效應。

集總揚聲器邊界條件的?設置窗口，用于通過 Thiele-Small 表示對智能手機的微型揚聲器進行建模。

熱黏性聲學中的集總端口

熱黏性聲學，頻域?接口中添加了集總端口?特征。該特征可以將波導或管道入口/出口連接到集總表示元件；這可以是電路?接口（集總電聲表示）、通過轉移矩陣定義的二端口網絡或波導的集總表示?？傊?，它可以將波導的末端與具有給定聲學集總表示的外部系統相耦合。當使用集總端口表示時，假設只有平面壓力波（(0,0) 模式）在聲波導中傳播，確保在數學和物理上對包含熱黏性邊界層的波導實現一致的耦合。

熱黏性聲學，頻域接口中?集總端口條件的設置，其中耦合了平衡電樞換能器突出部分的二端口表示，以對測試系統進行建模。

熱黏性-熱彈性力學多物理場耦合

通過包含更詳細的阻尼描述，新功能可以準確模擬 MEMS 器件的振動響應。您可以使用兩個新的多物理場接口來模擬與熱彈性力學耦合的熱黏性聲學（分別用于頻域和時域）：熱黏性聲-熱彈性力學相互作用，頻域?和熱黏性聲-熱彈性力學相互作用，瞬態?接口。當添加任一接口時，模型中都會包含熱黏性聲學、固體力學?和固體傳熱?接口，并包含熱彈性力學?和新的熱黏性聲-熱彈性力學邊界?多物理場耦合。新的多物理場接口將固體域中的位移和溫度場與流體域中的壓力、速度和溫度的聲學變化進行耦合，其公式依賴于所有場的擾動格式。您可以在預應力微鏡振動：熱黏性-熱彈性力學耦合教學案例中查看這些新的多物理場功能。

600 Hz 振動模式下，微鏡結構和周圍空氣域中的溫度擾動。

彈性波的裂隙邊界條件

彈性波，時域顯式?物理場接口中新增的裂隙?邊界條件用于處理兩個具有不完全結合的彈性域。裂隙可以是彈性薄層、充滿流體的層，或彈性材料的不連續性（內部邊界），您可以使用多個選項來指定薄彈性域的屬性。這種邊界條件的典型應用是模擬無損檢測 (NDT) 應用，例如檢查脫層區域或其他缺陷的響應，或者模擬石油和天然氣工業中波在斷裂固體介質中的傳播。您可以在角鋼梁無損檢測模型中查看此特征的應用演示。

使用新的?裂隙邊界條件模擬的彈性波在缺陷處的反射和衍射。

時域顯式接口的性能改進

一些重要的求解器性能改進，以及物理場方面的公式改進，適用于所有時域顯式聲學接口。當使用基于間斷伽遼金 (dG) 方法的時域顯式聲學接口運行仿真時，COMSOL?Multiphysics??現在支持求解超過 20 億個自由度 (DOF) 的模型。

“壓電波，時域顯式”接口

在使用時域顯式方法運行涉及壓電效應的模型時，對于問題的靜電部分，現在有一種新的時間步進策略可以提高性能。此外，在集群架構上求解大型壓電時域顯式模型時的性能也得到了提升。壓電多物理場依賴于混合 dG 代數有限元公式，它現在具有與純 dG 時域顯式問題相同的性能。舉例來說，使用壓電換能器的超聲波流量計模型（現在具有較細化的網格，解析雙倍頻率）需要求解 75,600,000 個自由度，其中包含 3700 個代數有限元自由度（壓電域中的電壓），在集群架構的八個節點上運行時，速度提升高達 35%。

“壓力聲學，時域顯式”接口

阻抗?邊界條件現在使用改進的數值通量公式來提高穩定性，以確保硬聲場邊界和軟聲場邊界都產生穩定解。此外，還添加了兩個新的條件來模擬轉移阻抗設置：內部阻抗?和對，阻抗。這兩個條件也都利用了阻抗條件中改進的數值通量。

與壓力聲學，時域顯式?接口一起求解常微分方程組 (ODE) 時，性能也有所提升，這在時域中模擬頻率相關的阻抗條件時非常有用。您可以在具有頻率相關阻抗的全波時域室內聲學教學案例中查看相關示例。

帶有 7 kHz 載波信號的高斯脈沖在房間內的傳播。該模型求解 2.2x109?個自由度 (DOF)，并包含用于模擬頻率相關吸聲天花板的常微分方程。

“彈性波，時域顯式”接口

在二維和二維軸對稱模型中，重新制定了基本方程的公式，使其在這些特定情況下更加有效。在二維模型中，新增了一個選項來包含或排除面外分量的計算。包含這種計算時，該表征為?2.5 維公式；否則為平面-應變公式。在二維軸對稱模型中，總是排除面外分量。例如，地震波在地球內部的傳播模型中求解的自由度數已從 17.2x106?減至 12.2x106。在同一臺工作站上，該模型的計算時間已從 15 小時 40 分鐘縮短為 12 小時 20 分鐘。

“壓力聲學，頻域”中新增轉移矩陣耦合邊界條件

壓力聲學，頻域?接口中新增的轉移矩陣耦合?邊界特征用于使用轉移矩陣表示來耦合兩個邊界（源和目標）。轉移矩陣是用于連接兩個邊界的物理域的簡化或集總表示，其中有兩個選項，一個是逐點耦合，另一個是集總表示，您可以在使用聲轉移矩陣分析柴油顆粒濾清器模型中進行查看。

轉移矩陣耦合特征的設置，用于通過簡單的表示來模擬柴油顆粒濾清器。

用于“壓力聲學，瞬態”的集總揚聲器邊界和內部集總揚聲器邊界

壓力聲學，瞬態?接口中添加了集總揚聲器邊界?和內部集總揚聲器邊界?條件，用于模擬混合集總和有限元揚聲器設置。這是對壓力聲學，頻域?接口中已有特征的補充，在邊界條件與電路?接口之間建立了耦合，以便建立能夠以簡化方式包含大信號參數（如 CMS(x)、BL(x) 或 RMS(v)）的模型。軟件為軸向位置和速度提供預定義的全局變量。您可以在具有非線性大信號參數的集總揚聲器驅動器瞬態分析模型中查看此功能的應用演示。

內部集總揚聲器邊界條件的設置，并顯示由于非線性大信號參數而在揚聲器驅動器中產生的諧波。

熱黏性邊界層阻抗特征中的熱條件得到擴展

熱黏性邊界層阻抗?特征中添加了新的導熱壁?選項，可以使用有限或無限厚度的壁的不同分析表示來模擬非理想的熱壁條件。此外，還提供了新的變量用于計算邊界層中的綜合耗散和傳輸能量（包括對流項）。這些變量不僅在耗散建模中有用，在模擬加熱時也非常有用。

壓力聲學的多孔層阻抗選項

阻抗?邊界條件中的多孔層?選項已更新，新的選項可用于處理阻抗對入射角的依賴性。入射角可以是表面的法線，也可以設置為特定的角度或方向。自動?選項可以指派有效的入射角，這對具有擴散聲場的室內聲學仿真很有幫助。

用于聲學物理場的“物理場控制網格”

物理場控制的網格生成已擴展到更多聲學?接口。物理場控制網格會生成良好的滿足最佳網格劃分操作的初始網格，例如，可以解析波現象和邊界層。新版本為以下接口添加了物理場控制的網格：

壓力聲學，邊界元
壓力聲學，基爾霍夫-亥姆霍茲
壓力聲學，漸近散射
壓力聲學，時域顯式
非線性壓力聲學，時域顯式
彈性波，時域顯式
熱黏性聲學，頻域
熱黏性聲學，瞬態
?

壓力聲學，時域顯式接口模型中使用的物理場控制網格的設置。

基于基爾霍夫-亥姆霍茲內核的計算加速

現在，依賴于基爾霍夫-亥姆霍茲積分計算的特征比 6.0 版本快 50% 左右；具體的加速情況取決于硬件和繪圖的復雜程度（復雜程度越高，獲得的增益越大）。受益于這些改進的一項特征是在壓力聲學中用于在結果中繪制外場的外場計算。

實際的計算時間在于基爾霍夫-亥姆霍茲積分內核的計算。因此，在使用高頻聲學接口壓力聲學，漸近散射?和壓力聲學，基爾霍夫-亥姆霍茲?時，這些改進（以及它們對外場計算?特征的影響）尤為重要。舉例來說，在潛艇高頻漸近散射教學案例中，最終繪圖散射聲壓級?的計算時間減少了 25%。

使用高頻方法模擬潛艇周圍的散射壓力場，其中用基爾霍夫-亥姆霍茲表示法使計算速度提高了 25%。

射線聲學功能改進

通過方法調用導出氣球數據

敞開式音箱中的揚聲器驅動器模型現在包含方法?和方法調用，可以按適合未來使用的格式導出揚聲器輻射數據（氣球圖）。這個例子演示如何使用“App 開發器”中提供的工具通過方法進行自定義導出。在小型音樂廳聲學分析教學案例中，導出的氣球數據還用于定義帶方向性的源?特征。

方法調用的設置，用于導出揚聲器模型中的輻射氣球數據。

偽隨機數生成算法得到改進

射線聲學?接口包含多個依賴于偽隨機數生成 (PRNG) 的特征，例如一定條件下的射線-邊界相互作用和邊界處的漫反射或各向同性散射。針對此類特征，新版本對偽隨機數生成器的調用進行了廣泛的審核和修訂。新的表達式更不可能在本應不相關的隨機數之間產生相關性，這包括作用于不同射線的隨機邊界條件之間，以及隨機生成的矢量分量之間不必要的相關性。

“在解中僅存儲累積變量”的選項

根據您的應用，累積變量（例如邊界上的聲壓級）可能比單個射線的位置和方向更有價值。為了減小文件的大小，您現在可以選擇僅在解中保留累積變量，而放棄與射線相關的自由度。

從外場釋放

從外場釋放?特征現在可以從壓力聲學，基爾霍夫-亥姆霍茲?和壓力聲學，漸近散射?接口中拾取外場。此外，該特征現在還支持在一次參數化掃描中求解多個頻率。

流致噪聲的功能改進

氣動聲學流動源耦合?多物理場特征現在允許從新的分離渦模擬?流體流動接口中獲取流動源。大渦模擬?流體流動接口添加了多個新特征，包括入口的合成湍流選項。如需獲取更多詳細信息，請參見?CFD 模塊更新。此外，超壓項現在也包含在 Lighthill 應力張量中；例如，這些項可以描述在源區域發生強非線性效應或流動仿真中存在熱源的情況下，與線性等熵特性的偏差。

固體力學接口 - 一維

現在，固體力學?接口可用于一維和一維軸對稱組件，其基本功能無需使用附加產品。在橫向上，您可以選擇平面應力、平面應變和廣義平面應變的不同組合。在電池建模、聲學和熱-結構相互作用等方面，可以使用多種多物理場應用，其中一維模型對于洞察各種物理現象很有幫助。請注意，電池中的插層應變功能已包含在“電池模塊”中。對于更高級的建模，可以使用“結構力學模塊”、“MEMS 模塊”、“多體動力學模塊”或“聲學模塊”提供的附加特征。

新的裝配連接方法

新版本添加了 Nitsche 方法，可以強制使裝配中的邊界之間具有連續性。與經典的逐點約束相比，這種方法有兩個重要的優勢：

當兩側的網格不共形時，可以明顯減少解中的局部擾動。
不添加任何約束，因此無需消除約束，這一過程不僅對數值敏感，有時還需要耗費很大的計算量。
新增各向異性材料的輸入
線彈性材料?特征中添加了多個用于輸入彈性常數的新選項：

正交各向異性材料現在可以通過七種不同晶系的晶體數據來描述：立方晶系、六方晶系、六常數三方晶系、七常數三方晶系、六常數正方晶系、七常數正方晶系和正交晶系。
支持橫向各向同性材料的輸入，從而減少此類材料的輸入數量。
除彈性矩陣以外，一般各向異性材料現在還可以由其柔度矩陣表征。
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使用晶系輸入彈性數據的用戶界面。

局部坐標系中的結果

現在，您可以通過添加局部坐標系結果?節點來輕松定義任意數量的局部坐標系，以計算結構力學?接口中的常用量。您可以在可用的變換量中找到應力、應變、位移和材料屬性。

預定義的繪圖建議

功能區的結果?選項卡的添加預定義的繪圖?菜單中添加了多個預定義的聲學繪圖。新的預定義繪圖會自動為多種情況設置有用的繪圖，包括多物理場配置圖，可以顯示耦合壓力和熱黏性聲學或壓力聲學和多孔彈性波模型的壓力或聲壓級，等等。此外，在求解基于間斷伽遼金時域顯式公式的模型時，您還可以添加單元波時間尺度圖，這有助于識別會限制內部時間步進的有問題的網格區域。

求解器建議的功能改進

新版本添加了多個新的迭代求解器建議，并對現有求解器建議進行了改進。請記住在研究中選擇將求解器重置為默認設置，以獲取最新的求解器配置和求解器建議更新。其中最重要的更新如下：對于壓力聲學，頻域?模型，改進了基于移位拉普拉斯方法的建議迭代求解器，以加快收斂速度??。例如，汽車車廂聲學 - 頻域分析模型在 3 kHz 下進行分析時，現在的求解時間是 1 min 39 s，而不是 2 min 19 s（與 6.0 版本中的時間相同）；在 4 kHz 下求解時，時間為從 5 min 13 s 縮短至 3 min 31 s。

對于熱黏性聲學，基于域分解 (DD) 方法的迭代求解器建議已得到改進，現在可以使用最新的求解器技術。正因為如此，該求解器現在通常是求解較大模型的不錯選擇。有關比較不同求解器的示例，請參見“案例下載”中的穿孔板的轉移阻抗模型。

新版本添加了專用的迭代求解器建議，用于求解揚聲器和其他換能器等三維電振動聲學模型。特別是在使用洛倫茲耦合?或磁機械力?多物理場耦合將聲學（壓力和/或熱黏性聲學）、結構（實體和/或殼）與磁場?物理場接口進行耦合時，軟件可以給出有效的迭代求解器建議。請參見揚聲器驅動器 - 頻域分析（三維）或平衡電樞換能器教學案例，獲取更多相關示例。

新的和更新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“聲學模塊”引入了多個新的和更新的教學案例。

聲學微流體泵

聲學微流體泵內的流線和速度大?。▽悼潭龋?，由尖銳邊緣處產生的強聲流驅動。圖像放大了泵的一個截面。

微通道橫截面中的聲流

微流體通道二維橫截面中的聲流模型。通道中的顆粒受到輻射力和黏性曳力的影響。流動模式顯示了四個經典的瑞利流動。

玻璃毛細管中的聲阱和熱聲流三維模型

由壓電換能器驅動的玻璃毛細管中的聲阱模型。粒子運動是由聲輻射力和流體流動的黏性曳力造成的。

家庭住宅聲學分析

使用?聲學擴散方程接口計算的住宅內的穩態聲壓級分布，其中使用射線聲學來確定通過窗戶向外的輻射。

預應力微鏡振動：熱黏性-熱彈性力學耦合

具有詳細熱黏性阻尼建模的預應力振動微鏡模型，顯示了 600 Hz 振動模式下，微鏡結構和周圍空氣域中的溫度擾動。

具有非線性大信號參數的揚聲器驅動器集總模型瞬態分析

該教學案例演示如何在簡化的揚聲器分析中包含某些集總組件的非線性（大信號）特性，其中使用等效電路對機械和電氣系統進行建模。

使用壓電換能器的超聲波流量計

超聲波流量計中聲信號在對稱平面上的傳播，其中包含完全耦合的物理場設置，包括壓電換能器、匹配層和背襯層，以及背景流。

角鋼梁無損檢測

角鋼梁無損檢測 (NDT) 設置顯示了彈性波在小缺陷處的反射和衍射，通過?裂隙邊界條件進行建模。

敞開式音箱中的揚聲器驅動器

“ 敞開式音箱中的揚聲器驅動器”教學案例經過了擴展，現在包含一個簡短的方法，通過方法調用可以輕松導出揚聲器輻射氣球。

小型音樂廳聲學分析

“小型音樂廳聲學分析”教程已得到擴展，現在包含從揚聲器氣球數據導入的具有方向性的源。

4.3 型人耳模擬器

P.57 4.3 型全頻帶人耳模擬器的模型，其中包含耳道的幾何形狀和 ITU-T P.57 標準中定義的耳廓。此外，該模型還包含耳鼓阻抗的插值數據，以確保人耳具有正確的聲學屬性。

揚聲器驅動器 - 頻域分析（三維）

使用新的全耦合迭代求解器在三維中求解的揚聲器驅動器。圖中顯示 4 kHz 時的驅動器位移和壓力分布。

聲音分區的拓撲優化（考慮聲-結構相互作用）

涉及聲-結構相互作用的聲音分區的拓撲優化。該方法基于混合公式，針對設計域中給定的材料體積分數對聲音的傳輸損耗 (STL) 進行優化。

靜電揚聲器驅動器

靜電揚聲器驅動器的聲輻射。

簡單的熱聲引擎

簡單熱聲發動機的教學案例，其中包含一個將熱能轉換為聲能的熱堆。本例使用線性熱黏性聲學和完整的 CFD 公式建立和求解模型。

瞬態聲壓級

本教程演示如何為瞬態信號實現三種不同的聲壓級度量。

平衡電樞換能器

本模型是平衡電樞換能器（在某些行業也稱為?接收器）的完整電振動聲學仿真，這是一種高性能微型揚聲器，常用于助聽器和其他入耳式音頻產品。模型已得到更新，您現在可以使用新的高效求解器來求解耦合多物理場問題。

管和耦合器測量設置的轉移矩陣

管-耦合器測試系統的壓力場。本例使用兩個端口條件來自動提取系統的轉移矩陣表示。

超聲波汽車停車傳感器

本教程演示如何計算超聲波汽車停車傳感器換能器的響應。然后將該換能器的遠場輻射方向圖用作射線聲學模型的源，以研究給定的停車場景。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“CFD 模塊”的用戶提供了新的分離渦模擬?接口，在多孔域中使用雷諾平均納維-斯托克斯 (RANS) 湍流模型的功能，并添加了新的接口用于模擬高馬赫數流動中的化學物質傳遞和反應。請閱讀以下內容，進一步了解 CFD 的更新功能。

分離渦模擬接口

新的分離渦模擬?(DES) 接口采用了 RANS 與大渦模擬 (LES) 的混合公式，其中 RANS 用于邊界層，而 LES 則用于其他位置。這種方法的好處是：與純 LES 方法相比，它需要的邊界層網格密度較小，從而可以極大地減少求解模型方程時的內存需求和計算時間。在某些情況下，這種計算性能的提高只對精度有很小的影響。DES 接口將 Spalart-Allmaras 湍流模型與 LES 模型相結合：基于殘差的變分多尺度 (RBVM)、基于殘差的含黏度變分多尺度 (RBVMWV) 或 Smagorinsky。Spalart-Allmaras 中可以使用低雷諾數或自動壁處理等方法對壁附近的流動進行建模。

流體從左向右流經障礙物?？拷鼘嶓w壁的粉色區域（頂部和底部）自動使用 Spalart-Allmaras 湍流模型，而其他位置則使用 LES。

多孔域中的 RANS 湍流模型

許多系統都涉及開放域和多孔域的組合，例如過濾器和催化轉化器。對于這些系統，在開放域和多孔域中都使用 RANS 湍流模型往往很有幫助。多孔介質湍流模型?列表中現在包含三個公式選項：Nakayama-Kuwahara、Pedras-de Lemos?和默認（結合了其他兩個模型）。此特征現在可以在以下接口中使用：

湍流，k-ε
湍流，Realizable k-ε
湍流，低雷諾數 k-ε
湍流，k-ω
湍流，SST
湍流，v2-f
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空氣過濾器前端的流速以及流經過濾器的速度流線，流線顏色表示壓力場。過濾器的背面由矩形柵格結構（白色）支撐。

高馬赫數反應流接口

現在，可以在濃溶液和稀溶液實現高馬赫數流動與化學物質傳遞和反應的耦合。在“模型向導”的化學物質傳遞?分支下，高馬赫數反應流?接口包含兩個變體，可以將完全可壓縮流與稀物質傳遞?或濃物質傳遞?接口（需要“化學反應工程模塊”許可證）相結合。這些接口通常用于模擬氣相傳輸和反應。此外，借助新的功能，您還可以選擇使用“化學反應工程模塊”中提供的化學?特征來管理復雜的化學反應機制。

一枚火箭穿過球形溶質云。流動產生的鉆石型駐波會影響云中的溶質濃度。

用于多相流耦合的多相材料

對于兩相流，水平集、兩相流，相場?和?三相流，相場?多物理場耦合，您現在可以選擇包含來自多相材料?節點的有效材料屬性（具有內置的混合規則）。當這些多物理場接口與其他物理場（例如傳熱或靜電）耦合時，這一點尤其有效，原因是多相材料將使用適當的混合規則來處理非流體材料屬性。在舊版本中，這需要您根據每個液相的體積分數編寫用戶定義的表達式，才能計算每個物理場接口中使用的有效材料屬性。

泰勒錐模型中的液-氣界面。作用于薄流體-流體界面上的電場引起的靜電力使液體發生位移。其中通過多相材料計算?靜電接口中使用的相對介電常數。

新的“多孔介質中的水平集”接口

新的多孔介質中的水平集?接口包含多孔介質?特征，可以鏈接到多孔材料?節點中給出的孔隙率定義。此特征在水平集?和?Brinkman 方程，兩相流，水平集?多物理場接口中提供。您可以在新的風力發電機葉片的樹脂傳遞模塑教學案例中查看這些特征的應用演示。

多孔介質中的水平集接口中新增的?多孔介質特征。

無彈性非牛頓材料屬性組

新版本為所有可用的無彈性非牛頓模型添加了專門的材料屬性組，每個材料屬性組都包含所有必要的材料參數和表觀黏度表達式，并從流體流動?接口獲取剪切速率，以通過同步規則來定義流體的動力黏度。因此，可以通過將相應的材料屬性?組作為子節點添加到材料節點來直接選擇無彈性非牛頓模型。

相?節點的設置。請注意，本例在?材料節點中直接選擇了非牛頓模型。

CFD 的性能得到提升

許多 CFD 應用使用的對稱耦合 Gauss-Seidel (SCGS) 方法現在具有更好的默認設置，在很多情況下可以減少 30% 的 CPU 時間。此外，采用集群計算的多重網格求解器的內存需求已減少多達 25%。

采用 LES 計算的跑車周圍的流動剖面。在流-固耦合 (FSI) 分析中，使用流場和壓力場來計算側視鏡和車門上的力。

含物質傳遞的分散兩相流

新的含物質傳遞的分散兩相流?接口極大地增強了模擬兩相流中化學物質傳遞和反應的能力。這個新的多物理場接口描述了由連續液相中的液滴或氣泡組成的兩相之間的化學物質傳遞，可用于對分離過程進行建模，例如液-液萃取和工藝廢氣的濕式洗滌。這種兩相系統在散裝和精細化工行業都很常見。

薄屏障多物理場耦合

多孔介質多相流?接口包含新的薄屏障?多物理場耦合的可選項，可以添加一個薄層作為所有相的流場的阻力，而無需沿該層的厚度方向進行網格劃分。

黏性耗散的熱壁函數得到增強

非等溫流動?耦合的傳熱湍流?設置中新增了熱壁函數?設置，可用于 RANS 湍流模型。其中包含兩個選項：標準，適用于大多數配置；壁上的高黏性耗散，可以分析邊界層中的黏性耗散。在分析快速的內部流動時，尤其是在狹窄路徑或流體非常黏稠的情況下，這是獲得準確結果的必要選項。

新的和更新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“CFD 模塊”引入了多個新的和更新的教學案例。

風力發電機葉片的樹脂傳遞模塑

樹脂傳遞模塑 (RTM) 過程建模。圖中顯示風力發電機葉片中的樹脂體。
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跑車車門上的流-固耦合

基于 LES 分析的跑車側門上的側視鏡周圍的流線型圖案。

ONERA M6 機翼上的跨音速流

本例使用?高馬赫數流動，Spalart-Allmaras?接口查找機翼上的馬赫數分布。
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山丘三維幾何的大渦模擬

山丘三維模型上的湍流用沿表面的瞬時流線表示。
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三相混合器（需要“攪拌器模塊”）

攪拌混合器中輕顆粒（藍色）和重顆粒（紅色）的流線和體積分數。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“聚合物流動模塊”的用戶引入了多相流耦合的材料、無彈性非牛頓材料屬性組和非等溫黏彈性流動仿真。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新。

多相流耦合器的多相材料

兩相流，水平集、兩相流，相場?和三相流，相場?的多物理場耦合有一個新選項，可以從多相材料?節點獲得有效材料屬性（具有內置的混合規則）。當這些多物理場接口與其他物理場（例如傳熱或靜電）耦合時，這一點尤其有效，原因是多相材料將使用適當的混合規則來處理非流體材料屬性。在以前的版本中，這需要您根據每個液相的體積分數編寫用戶定義的表達式，才能計算每個物理場接口中使用的有效材料屬性。您可以在現有的非牛頓狹縫式涂布 - 二維和橡膠注射成型模型中查看這一新特征的應用演示。

用于計算兩相非等溫流動模型有效材料屬性的?混合規則表。材料屬性與溫度和轉化率有關。

無彈性非牛頓材料屬性組

新版本為“聚合物流動模塊”中的大多數無彈性非牛頓模型添加了專門的材料屬性組。每個材料屬性組都包含所有必要的材料參數和表觀黏度表達式，并從流體流動?接口獲取剪切速率，以通過同步規則來定義流體的動力黏度。因此，可以通過將相應的材料屬性?組作為子節點添加到材料節點來直接選擇無彈性非牛頓模型。您可以在以下模型中查看這一新特征的應用演示：

slot_die_coating2d
rubber_injection_molding
power_law_mixer
?

相節點的設置。請注意，本例在?材料節點中直接選擇了非牛頓模型。

非等溫黏彈性流動

黏彈性流動?接口中的流體屬性?節點現在包含一個選項，可以使用一組預定義的熱函數來指定材料屬性的溫度依存性。

新的非等溫流動?多物理場耦合可用于耦合黏彈性流動?和流體傳熱?接口。如果選中了包含不可逆損失?復選框，軟件會分析與不可逆損失引起的加熱相對應的熱源。新的非等溫流動，黏彈性流動?接口包含黏彈性流動?和流體傳熱?接口以及非等溫流動?多物理場耦合。

黏彈性流動在模具中的非等溫流動期間的溫度分布。

“水平集”接口功能改進

在水平集?接口中，新增的多孔介質?特征可以鏈接到多孔材料?節點中給出的孔隙率定義。默認情況下，Brinkman 方程，兩相流，水平集?多物理場接口和新的多孔介質中的水平集?接口包含這一新特征。您可以在新的風力發電機葉片的樹脂傳遞模塑模型中查看這一改進。

多孔介質中的水平集接口中新增的?多孔介質特征。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“聚合物流動模塊”引入了一個新的教學案例。

風力發電機葉片的樹脂傳遞模塑

注入樹脂 30 分鐘后風力發電機葉片的速度場和樹脂體積分數。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“微流體模塊”的用戶引入了無彈性非牛頓屬性組、用于多相流耦合的材料和新的多孔介質中的水平集?接口。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新。

用于多相流耦合的多相材料

對于兩相流，水平集、兩相流，相場?和?三相流，相場?多物理場耦合，您現在可以選擇包含來自多相材料?節點的有效材料屬性（具有內置的混合規則）。當這些多物理場接口與其他物理場（例如傳熱或靜電）耦合時，這一點尤其有效，原因是多相材料將使用適當的混合規則來處理非流體材料屬性。在舊版本中，這需要您根據每個液相的體積分數編寫用戶定義的表達式，才能計算每個物理場接口中使用的有效材料屬性。以下現有模型演示了這一新特征：

capillary_fillingls
electrocoalescence
inkjet_nozzle_ls
rising_bubble_2daxi
droplet_breakup
three_phase_bubble
泰勒錐模型中的液-氣界面。作用于薄流體-流體界面上的電場引起的靜電力使液體發生位移。其中通過多相材料計算?靜電接口中使用的相對介電常數。

無彈性非牛頓材料屬性組

新版本為所有可用的無彈性非牛頓模型添加了專門的材料屬性組，每個材料屬性組都包含所有必要的材料參數和表觀黏度表達式，并從流體流動?接口獲取剪切速率，以通過同步規則來定義流體的動力黏度。因此，可以通過將相應的材料屬性?組作為子節點添加到材料節點來直接選擇無彈性非牛頓模型。

相材料節點的設置。請注意，本例在?材料節點中選擇了非牛頓模型。

多孔介質中的水平集

在水平集?接口中，新增的多孔介質?特征可以采用多孔材料?節點中給出的孔隙率定義。新的多孔介質中的水平集?接口默認包含這一新特征。您可以在新的風力發電機葉片的樹脂傳遞模塑模型中查看此更新：

多孔介質中的水平集接口中新增的?多孔介質特征。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“多孔介質流模塊”的用戶提供了新的物理場接口用于分析多孔介質多相流，新增了定義相變表達式的功能，并增強了裂隙流動建模功能。您可以在兩個新的教學案例中查看新的多相流接口和相變功能的應用演示。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新。

新的“多孔介質中的水平集”接口

新的多孔介質中的水平集?接口包含多孔介質?特征，可以鏈接到多孔材料?節點中給出的孔隙率定義。此特征在水平集?和?Brinkman 方程，兩相流，水平集?多物理場接口中提供。您可以在新的風力發電機葉片的樹脂傳遞模塑教學案例中查看這些特征的應用演示。

多孔介質中的水平集接口中新增的?多孔介質特征。

用戶定義的相變

在多孔介質傳熱?接口中，相變材料?子節點現在包含一個選項，可以引入用戶定義的相變函數，使您能夠使用來自測量數據的準確相變描述。您可以在新的半無限土柱的相變 - Lunardini 解和現有的凍土夾雜物教學案例中查看此特征的應用演示。

相變特征的設置，以通過用戶定義的相變函數對凍土夾雜物的融化進行建模。

裂隙的處理得到改進

在達西定律?和裂隙流?接口中，現在使用裂隙?節點的相特定屬性來定義裂隙，其中包含一個描述流體（例如氣體、液體或理想氣體）的流體?子節點，以及一個說明裂隙屬性（例如孔隙率或導水系數）的裂隙材料?子節點。在裂隙?設置中，您可以將流動描述為達西流（慢）或非達西流（快），其中還提供了新的線性儲水?模型選項。在達西定律?接口中，您可以選擇裂隙是否具有高傳導性（如開放通道），或者是否可以用薄屏障來表示。

此外，裂隙?節點也已添加到裂隙中的稀物質傳遞?和多孔介質中的稀物質傳遞?接口中，并與多孔介質傳遞的其他裂隙節點一致。您可以在現有的活性炭芯陶瓷濾水器教學案例中查看這些改進功能。

達西定律和?多孔介質中的稀物質傳遞接口中新設計的?裂隙特征。設置窗口顯示?達西定律接口中該特征的新選項。

薄屏障多物理場耦合

多孔介質多相流?接口包含新的薄屏障?多物理場耦合，此特征為可選項，可以添加一個薄層作為所有相的流場的阻力，而無需沿該層的厚度方向進行網格劃分。

新增用于多孔介質多相流的?薄屏障多物理場耦合功能。

新的預定義繪圖

現在，用戶可以在計算研究后添加由物理場接口預定義的繪圖。從結果?部分的工具欄中打開新的添加預定義的繪圖?窗口后，您可以從許多預定義的繪圖中進行選擇?？捎玫睦L圖以樹狀結構進行組織，您可以很方便地在其中使用添加繪圖?按鈕來選擇要添加的繪圖。

新的預定義繪圖顯示“陶瓷濾水器”模型的壓力和速度。

氣候數據：ASHRAE 2021

用戶可以從定義?>?共享屬性?下的環境屬性?節點定義溫度、濕度、降水量和太陽輻射等環境屬性。除了可以添加用戶定義的氣象數據以外，您還可以參考“美國采暖、制冷與空調工程師學會”(ASHRAE) 提供的手冊中的值，根據每月和每小時的平均測量值計算出環境變量。ASHRAE 2021?手冊中的氣象數據已集成到 COMSOL?Multiphysics??中，其中包含來自全球 8500 多個氣象站的環境數據。您可以在現有的木質框架墻的冷凝風險教學案例中查看這一新功能的應用演示。

本例使用?ASHRAE 2021?的天氣數據來定義“木質框架墻的冷凝風險”模型中外部邊界的熱濕通量。

吸濕性多孔介質中水分輸送的附加特征

為了簡化模型定義，新版本中更新了水分流動?多物理場耦合，以便在?Brinkman 方程?接口計算的質量平衡中考慮水分輸送?接口計算的蒸發率變量。此外，開放邊界?和流入?邊界條件現在可應用到與吸濕性多孔介質?處于活動狀態的域相鄰的外部邊界。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“多孔介質流模塊”引入了兩個新的教學案例。

半無限土柱的相變 - Lunardini 解

一天、兩天和三天后的溫度曲線，圖中顯示了計算的解（線）和解析解（星號）。

風力發電機葉片的樹脂傳遞模塑

本例使用?兩相流，水平集，Brinkman 方程接口模擬風力發電機葉片的樹脂傳遞模塑過程，結果顯示樹脂注入 30 分鐘后的速度場和樹脂體積分數。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“地下水流模塊”的用戶提供了增強的裂隙建模功能，使用戶可以靈活地自行指定相變定義，并添加了兩個新的教學案例。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新及其他新增功能。

氣候數據：ASHRAE 2021

用戶可以從定義?>?共享屬性?下的環境屬性?節點定義溫度、濕度、沉淀和太陽輻射等環境屬性。除了可以添加用戶定義的氣象數據以外，您還可以參考“美國采暖、制冷與空調工程師學會”(ASHRAE) 提供的手冊中的值，根據每月和每小時的平均測量值計算出環境變量。ASHRAE 2021?手冊中的氣象數據已集成到 COMSOL?Multiphysics??中，其中包含來自全球 8500 多個氣象站的環境數據。您可以在現有的冰川流動教學案例中查看這一新功能的應用演示。

本例使用?ASHRAE 2021?中的數據對整個冰川的溫度場（等值面）進行建模，以定義?熱通量和?表面對環境輻射等外部邊界條件。

裂隙的處理得到改進

在達西定律?和裂隙流?接口中，現在使用裂隙?節點的相特定屬性來定義裂隙，其中包含一個描述流體（例如氣體、液體或理想氣體）的流體?子節點，以及一個說明裂隙屬性（例如孔隙率或導水系數）的裂隙材料?子節點。在裂隙?設置中，您可以將流動描述為達西流（慢）或非達西流（快），其中還提供了新的線性儲水?模型選項。在達西定律?接口中，您可以選擇裂隙是否具有高傳導性（如開放通道），或者是否可以用薄屏障來表示。

此外，裂隙?節點也已添加到裂隙中的稀物質傳遞?和多孔介質中的稀物質傳遞?接口中，并與多孔介質傳遞的其他裂隙節點一致。您可以在現有的地熱回灌和裂縫性儲層中的流動教學案例中查看這些新的功能改進。

模型開發器顯示?達西定律接口中?裂隙特征的新設計，相應的設置顯示了用于裂隙流建模的新選項。

用戶定義的相變

在多孔介質傳熱?接口中，相變材料?子節點現在包含一個選項，可以引入用戶定義的相變函數，從而使您能夠使用來自測量數據的準確相變描述。您可以在新的半無限土柱的相變 - Lunardini 解和現有的凍土夾雜物教學案例中查看此特征的應用演示。

相變特征的設置，以通過用戶定義的相變函數對凍土夾雜物的融化進行建模。

薄屏障多物理場耦合

多孔介質多相流?接口包含新的薄屏障?多物理場耦合，此特征為可選項，可以添加一個薄層作為所有相的流場的阻力，而無需沿該層的厚度方向進行網格劃分。

新增用于多孔介質多相流的?薄屏障多物理場耦合功能。

新的預定義繪圖

現在，用戶可以在計算研究后添加由物理場接口預定義的繪圖。從結果?部分的工具欄中打開新的添加預定義的繪圖?窗口后，您可以從許多預定義的繪圖中進行選擇?？捎玫睦L圖以樹狀結構進行組織，可以很方便地在其中使用添加繪圖?按鈕選擇要添加的繪圖。您可以在現有的殺蟲劑在土壤中的運移和反應教學案例中查看這一新特征的應用演示。

現在為非飽和多孔介質中的有效飽和度提供了新的預定義繪圖。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“地下水流模塊”引入了兩個新的教學案例。

半無限土柱的相變 - Lunardini 解

一天、兩天和三天后的溫度曲線，圖中顯示了計算的解（線）和解析解（星號）。

地質構造中的二氧化碳儲存

地質構造中的二氧化碳儲存仿真。仿真結束時（50 年后），整個地層（左）和地層頂部（右）的二氧化碳飽和度。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“管道流模塊”的用戶引入了新的多物理場耦合以分析通過管壁的熱交換、“零件庫”中新的參數化幾何形狀，以及管力學分析增強功能。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新。

管壁傳熱

新版本中添加一個可用于連接的新管壁傳熱?多物理場耦合：

使用傳熱?接口建模的域
使用管道傳熱?接口或非等溫管道流?接口建模的邊
現有的注塑模具冷卻和輻射地板加熱系統的地熱回收模型演示了這一新特征：

冷卻模具模型中的溫度分布。

管幾何形狀庫

新版本的零件庫中添加了許多參數化的管幾何形狀：直管、彎頭、異徑管?和?T 型接頭。例如，這些幾何形狀可用于通過流體流動?或結構力學?接口進行詳細分析。這種三維模型可以通過管接頭?或結構-管連接?多物理場耦合直接連接到管道流?接口或管力學?接口。

零件庫中顯示的新的管幾何形狀。
?

管系統中的速度分布。使用通過?管接頭耦合與管相連的?流體流動接口對異徑管進行建模。流體-域幾何形狀從零件庫中獲得。

管力學分析增強功能

新版本在管分析方面引入以下更新：

在管力學?接口中，您現在可以為彎管的柔度和應力指定校正因子。
現在，您可以輸入一個縮小的壁厚來計算應力，例如用于分析腐蝕裕量。
?

兩個彎管模型，分別顯示應力（上）和位移大?。ㄏ拢?。
?

本例使用?固體力學和?管力學?接口模擬管在彎曲作用下的應力和變形，其中實體幾何從零件庫中獲取。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“分子流模塊”的用戶提供了新的特征來識別反射對稱平面以及應用扇區對稱。請閱讀以下內容，了解更新詳細信息。

自由分子流的對稱條件得到改進

自由分子流?接口中新增的對稱?全局條件對以前版本中提供的平面對稱?節點的功能進行了擴展?，F在，您可以在二維中指定單個對稱平面或兩個正交平面；并在三維中指定一個、兩個或三個對稱平面，前提是所有平面都相互正交。

借助這一特征，您還可以在模型中應用扇區對稱。這可以通過兩種不同的方式來實現：在對稱幾何的單個扇區（或基本單元）的起始平面和結束平面中選擇邊界，或者當模型幾何被假定為單個扇區的一半時，通過選擇起始平面和反射平面來實現。

6 倍扇區對稱的例子，通過?自由分子流接口進行建模。透明扇區不是模型幾何圖形的顯式部分，而是通過扇區后處理獲得。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“金屬加工模塊”的用戶新增了用于鈦合金建模的相變模型和接口，增強了鋼相變建模功能，并添加了一個新的教學案例。請閱讀以下內容，進一步了解“金屬加工模塊”的更新功能。

新增 α-β 相變接口

新的?α-β 相變?接口用于研究 α-β 鈦合金（如 Ti-6Al-4V）的相變。將此接口添加到模型中時，會自動在“模型開發器”中創建多個與加熱和冷卻條件相關的金相?和相變?節點。此功能具有重要的應用；例如，可用于進行焊接仿真以及增材制造領域的仿真。

本例使用?α-β 相變物理場接口模擬由 α-β 鈦合金制成的鈦板的弧焊。

新增相變模型

此版本在相變?特征中添加了新的雙曲率?相變模型，可用于分析 α-β 鈦合金加熱過程中 α 相的溶解情況等。

相變建模功能得到增強

您現在可以使用新的參數化 TTT 圖?和參數化 TTT 圖，固定指數?公式選項，進一步增強相變建模功能。通過這些新增功能，相變數據能夠以時間-溫度-轉變 (TTT) 圖曲線的形式輸入，其中每條曲線都由三個時間-溫度點和兩個曲線形參數定義。參數化 TTT 圖?選項位于相變?特征設置下，可用于?Leblond-Devaux、Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK)?和?Kirkaldy-Venugopalan?相變模型。參數化 TTT 圖，固定指數?選項僅適用于?Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK)?相變模型。

用于?Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK)?相變模型的?參數化 TTT 圖公式選項。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“金屬加工模塊”添加了一個新的教學案例。

鈦板焊接

本例使用一個由 α-β 鈦合金制成的鈦板模擬弧焊，結果顯示焊接過程中，雙橢球熱源周圍的等溫線。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“傳熱模塊”的用戶新增了用于航天器熱分析的建模工具，用于定義共享表面或表面對表面之間的連續性條件的多物理場耦合，以及全新的用于定義表面對表面輻射模型的工具。請閱讀以下內容，進一步了解“傳熱模塊”的各項更新。

航天器熱分析

新的軌道熱載荷?接口提供了預置特征用于模擬航天器上的輻射載荷，專用于繞地球運行的衛星受到的太陽和地球輻射。您可以使用此特征來包含航天器的輻射屬性、軌道和方向、軌道機動和行星屬性，經過計算并生成結果后，可以顯示直接太陽輻射、反照率和行星紅外通量，以及航天器不同部件之間的輻射傳熱。通過將此接口與傳熱接口結合使用，可以分析航天器固體部分的熱傳導情況。您可以在以下新模型中查看此特征的應用演示：

orbit_calculation
orbit_thermal_loads
spacecraft_thermal_analysis
?

衛星繞地球的運行軌道。軌道顏色表明衛星是否處于日食狀態。航天器表面的顏色表示入射太陽輻射的大小。（地球圖片來源：Visible Earth 和 NASA）

殼和域之間的熱連接器

新的熱連接?多物理場耦合用于定義兩個溫度場之間的連續性條件，分別由域傳熱接口和殼傳熱?接口進行計算。您可以在兩個接口共享的邊界，或者彼此相對的兩個邊界上設置此條件。連接器可用于通過邊相互接觸的殼、域界面共享的邊界，或是域界面中面向其他邊界的邊界。這種多物理場耦合極大地簡化了模型中域和殼接口之間的耦合。您可以在現有的疊片式散熱器模型和以下新的教學案例中查看此特征的應用演示：

thermal_connection_by_edges
thermal_connection_by_facing_boundary
thermal_connection_by_sharedboundaries
?

電路板（域）和疊片式散熱器（殼）的溫度場，其連續性條件由?熱連接器特征設置。

表面對表面輻射模型的驗證工具

新版本提供了輔助定義表面對表面輻射模型的新工具。在模型設置過程中，現在將會把發射輻射方向顯示在圖形?窗口中，用不透明度控制?選項和灰色表面模型的符號表示。出現意外配置時，會顯示警告符號。此外，在角系數計算過程中，可以選擇進行驗證以檢測不一致的拓撲結構。這些工具可以大幅降低出現錯誤模型定義的風險，對于大型和復雜的幾何構型尤其如此。您可以在新的表面對表面輻射的拓撲驗證模型和以下現有模型中查看這些更新：

cavity_radiation
chip_cooling
heat_sink_surface_radiation
inline_induction_heater
light_bulb
parallel_plates_diffuse_specular_ray_shooting
parasol
potcore_inductor
thermal_annealing
tpv_cell
view_factor
petzval_lens_stop_analysis_with_surface_-_to_-_surface_radiation
?

模型幾何圖形，其中箭頭表示發射輻射方向。感嘆號（前面中間）表示未定義輻射方向的邊界。

表面對表面輻射的功能改進

射線發射法已得到改進，現在即使采用粗化分辨率來計算角系數，也能檢測到小表面。將該方法與分辨率自適應相結合，可以通過最佳射線數量來提高角系數精度。除此之外，對于所有角系數計算方法來說，用于定義變量和方程的表達式現在都已經過預處理，使其可讀性得到了提高，并且在裝配步驟中的計算速度也有所加快。以下模型演示了這些新的功能改進：

cavity_radiation
chip_cooling
heat_sink_surface_radiation
inline_induction_heater
light_bulb
parallel_plates_diffuse_specular_ray_shooting
parasol
potcore_inductor
thermal_annealing
tpv_cell
view_factor
petzval_lens_stop_analysis_with_surface_-_to_-_surface_radiation
?

模型中顯示了海灘上的太陽熱通量，其中有兩個裝有飲料罐的聚苯乙烯泡沫保溫箱，并使用遮陽傘遮住其中一個保溫箱，計算飲料罐隨時間的溫度變化。

注量率

在表面對表面輻射?接口中，現在可以添加注量率計算?節點，以選擇必須計算注量率的域。注量率用于表示空間中的一個小物體所受到的輻射照射量（單位時間單位面積的輻射量）。比如，當您想要檢查水凈化反應器中的紫外線照射時，這個新特征非常有用。您可以在環形紫外反應器，透明水模型中查看這一新特征的功能演示。

充滿準透明水的紫外反應器中的注量率。

氣候數據：ASHRAE 2021

用戶可以從定義?>?共享屬性?下的環境屬性?節點定義溫度、濕度、沉淀和太陽輻射等環境屬性。例如，除了可以添加用戶定義的氣象數據以外，您還可以參考“美國采暖、制冷與空調工程師學會”(ASHRAE) 提供的手冊，計算每月和每小時的平均環境變量測量值。ASHRAE 2021?手冊中的氣象數據已集成到 COMSOL?Multiphysics??中，其中包含來自全球 8500 多個氣象站的環境數據。

您可以在以下現有模型中查看這一新特征的應用演示：

condensation_electronic_device
isothermal_box
wood_wall_frame
?

英國格拉斯哥的一個氣象站在一年中最熱的日子里的最高溫度（藍色表示 2013 年；綠色表示 2021 年）顯示，2013 年以后，測得的溫度有所上升。數據來自 ASHRAE 天氣數據。

黏性耗散的熱壁函數得到增強

非等溫流動?耦合的傳熱湍流?設置中新增了熱壁函數?設置，可用于雷諾平均納維-斯托克斯 (RANS) 湍流模型。其中包含兩個選項：標準，適用于大多數配置；壁上的高黏性耗散，可以分析邊界層中的黏性耗散。在分析快速的內部流動時，尤其是在狹窄路徑或流體非常黏稠的情況下，這是獲得準確結果的必要選項。新的零壓力梯度二維平板模型強調了這一新特征的優勢。

由靠近壁面的黏性耗散引起的溫度分布（表面圖）和速度方向（箭頭）。綠色曲線表示邊界層的極限 (99%?U_inf)，青色曲線表示?x?= 0.97 m 和?x?= 1.9 m 處的速度剖面。

用于相變材料的用戶定義相變函數

相變材料?特征中提供了用戶定義?的相變函數，可以更準確地描述材料屬性。借助此選項，您可以使用來自測量或材料數據庫的準確相變描述。您可以在新的半無限土柱的相變 - Lunardini 解模型和以下現有模型中查看此更新：

continuous_casting_apparent_heat_capacity
cooling_solidification_metal
frozen_inclusion
isothermal_box
phase_change
?

最初凍結的域被加熱一段時間的溫度曲線。

吸濕性多孔介質中水分輸送的附加特征

為了簡化模型定義，新版本中更新了水分流動?多物理場耦合，以便在?Brinkman 方程?接口計算的質量平衡中考慮水分輸送?接口計算的蒸發率變量。此外，開放邊界?和流入?邊界條件現在可應用到與吸濕性多孔介質?處于活動狀態的域相鄰的外部邊界。

新的教學案例

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本的“傳熱模塊”引入了多個新的教學案例。

軌道計算

一顆 1U 的立方體衛星在 400 km 高度的軌道和入射輻射，傾角為 50°，升交點經度為 0°。黑色的軌道軌跡表示日食。本例計算了來自所有環境源的總輻射和輻射載荷。

軌道熱載荷

航天器軌道和入射輻射。地球表面的顏色表示反照率的大小。在軌衛星會承受太陽、反照率和行星紅外 (IR) 載荷，其中反照率和行星紅外會隨緯度和經度發生變化。本例在多個軌道上計算衛星上的總輻射和通量。

航天器熱分析

帶有電子元件的衛星電路板的溫度分布。本例在?軌道熱載荷研究中預先計算直接太陽輻射、反照率和地球紅外熱負荷，然后在?軌道溫度研究的多個軌道周期中重用這些數據。

板翅式換熱器

板翅式換熱器中的油流動和翅片溫度。為了最大限度地提高傳熱效率，換熱器由多孔鋁基體制成，其中有熱油流動。熱量通過與多孔基體接觸的鋁翅片進行傳導。這些翅片作為薄層進行建模，也就是說，它們的厚度沒有繪制在幾何圖形中，但傳熱模型考慮了這一點。

零壓力梯度二維平板

“零壓力梯度二維平板”模型的溫度分布（表面圖）和速度方向（箭頭），顯示了湍流模型的特性以及邊界層中的壁函數。

環形紫外反應器，光學透明水

充滿準透明水的紫外反應器中的注量率，其中包含一個圍繞圓柱形燈的環形流體區域。

熱連接器教學案例

兩個相似結構中溫度場的比較圖。底部結構在一個由不同的域組成的經典幾何中計算，頂部結構作為域和殼的組合（使用?熱連接器耦合連接）進行計算。

表面對表面輻射的拓撲驗證

在用戶界面上自動檢測可疑的輻射方向定義。警告符號表示已識別出輻射設置不一致的邊界。

COMSOL?Multiphysics??6.1 版本為“化學反應工程模塊”的用戶引入了新的包含傳質的分散兩相流?多物理場接口、用于填充床的縮芯模型選項，以及高級化學公式。請閱讀以下內容，進一步了解這些更新。

包含傳質的分散兩相流

新的包含傳質的分散兩相流?接口極大地增強了模擬兩相流中化學物質傳遞和反應的能力。這個新的多物理場接口描述了由連續液相和其中的液滴或氣泡組成的兩相之間的化學物質傳遞，可用于對分離過程進行建模，例如液-液萃取和工藝廢氣的濕式洗滌。這種兩相系統在散裝和精細化工行業都很常見。

萃取柱中被萃取溶質的濃度（左）和連續相速度場（右）。

用于填充床的縮芯模型

填充床的多相反應過程中，氣相反應物與一種固體反應物經過反應生成另一種固體產物，通?？梢杂煽s芯模型來描述。在這樣的過程中，多相反應從固體顆粒的最外層開始。隨著固體產物的形成，反應區向內朝著顆粒的中心移動，形成一個收縮的芯。填充床?特征現在包含一個縮芯模型?選項，描述固體反應物縮芯以及氣相反應物通過固體產物外層的擴散。這有利于對一些過程進行建模，例如產生惰性灰層的固體燃料燃燒，以及在硅氧化過程中用硅產生氧化硅顆粒（石英）。

顆粒節點設置，其中顯示設置為?縮芯模型的?顆粒類型。繪圖中顯示一氧化碳（藍色）和二氧化碳（綠色）在不同的時步中，通過不斷增長的還原鐵礦石多孔層擴散到顆粒中未反應的鐵礦石核心。

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