本書介紹什麼是數值模擬技術，以及數值模擬技術如何與工程科學相結合，解決實際的工程問題。本書從數理方程的基本知識出發，介紹各種經典數理方程以及套用，進而介紹目前套用最廣泛的矢量有限元數值方法。接下來結合具體的工程問題從單物理場仿真、多物理場弱耦合仿真和多物理場強耦合仿真三個方面，解釋實際問題如何抽象歸結為合理的數學模型。讀者可以系統地理清工程物理的仿真思路，理解並習慣用工程物理仿真，也就是物理理論與工程實踐相結合的思維方式去看待問題。本書面向廣大工程師，深入淺出地講解有限元法及工程問題的多物理場仿真技術。全書涉及實際工程問題的方方面面，包括聲學、結構力學、流體力學、熱量傳遞、質量運移、電磁場計算、化學反應工程分析等，是真正的多物理數值仿真的入門指導書。作者希望通過本書，能讓讀者理解數值仿真技術的真諦，以及這些理論知識應該如何與實際相結合。
基本介紹
- 書名：COMSOL Multiphysics
- 作者：王剛 安琳
- 出版社：電子工業出版社
- 頁數：200頁
- 開本：16
- 品牌：電子工業出版社
- 外文名：COMSOL Multiphysics
- 類型：計算機與網際網路
- 出版日期：2012年10月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7121185814, 9787121185816
- 定價：49.00元
- 副標題：多物理場數值分析技術
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《COMSOL Multiphysics工程實踐與理論仿真:多物理場數值分析技術》面向廣大工程師，深入淺出地講解有限元法及工程問題的多物理場仿真技術。全書涉及實際工程問題的方方面面，包括聲學、結構力學、流體力學、熱量傳遞、質量運移、電磁場計算、化學反應工程分析等，是真正的多物理數值仿真的入門指導書。作者希望通過《COMSOL Multiphysics工程實踐與理論仿真:多物理場數值分析技術》，能讓讀者理解數值仿真技術的真諦，以及這些理論知識應該如何與實際相結合。
圖書目錄
第1章 數理方程簡述
1.1 數理方程
1.1.1 什麼是數理方程
1.1.2 發展歷程
1.1.3 基本形式
1.1.4 基本概念
1.1.5 經典偏微分方程
1.1.5.1 波動方程
1.1.5.2 熱傳導方程
1.1.5.3 拉普拉斯方程和泊松方程
1.2 定解條件
1.2.1 初始條件
1.2.2 邊界條件
1.2.3 其他定解條件
1.3 常用算法
1.3.1 有限差分法
1.3.2 有限元方法
1.3.3 有限體積法
1.4 用COMSOL Multiphysics求解PDE
1.4.1 係數型偏微分方程
1.4.2 廣義型偏微分方程
1.4.3 弱解型偏微分方程
1.5 小結
1.6 練習題
第2章 初探有限元
2.1 有限差分法
2.2 微分方程的弱形式
2.3 一維有限元
2.4 二維有限元
2.5 二維有限元實例
2.5.1 問題的進一步描述
2.5.2 關於格線的劃分
2.5.3 有限元求解
2.6 單元類型
2.6.1 一維有限元基函式
2.6.2 二維三角形單元基函式
2.6.3 二維四邊形單元基函式
第3章 單物理場仿真
3.1 熱傳遞現象：熱傳導
3.1.1 熱傳導方程
3.1.2 熱傳導邊界條件
3.1.3 熱傳遞問題的弱形式
3.1.4 COMSOL Multiphysics示例
3.2 熱傳遞現象：對流
3.2.1 方程的變化
3.2.2 邊界條件
3.2.3 對流傳熱的弱形式
3.2.4 COMSOL Multiphysics示例
3.3 熱傳遞現象：熱輻射
3.3.1 COMSOL Multiphysics示例
3.4 套用實例：攪拌摩擦焊接
3.5 小結
3.6 練習題
第4章 弱耦合的多物理場問題
4.1 什麼是多物理場問題
4.2 多物理場弱耦合問題
4.2.1 稀溶液假設下的對流擴散問題
4.2.2 強制對流傳熱過程
4.2.3 微弱熱敏性的電熱耦合問題
4.2.4 一般材料的熱應力問題
4.2.5 微小形變下的流固耦合問題
4.2.6 壓電材料的力電耦合
4.3 微電阻梁案例的間接耦合求解法
4.3.1 問題分析和解法介紹
4.3.2 COMSOL Multiphysics求解實例
4.4 微電阻梁案例的全耦合求解法
4.4.1 問題分析和解法介紹
4.4.2 COMSOL Multiphysics求解實例
4.5 本章小結
4.6 練習題
第5章 強耦合的多物理場問題
5.1 多物理場強耦合問題概述
5.1.1 通過材料屬性體現的多物理場強耦合問題
5.1.2 通過求解域的大變形體現的多物理場強耦合問題
5.1.3 通過邊界條件體現的多物理場強耦合問題
5.2 材料非線性的處理
5.2.1 問題的描述
5.2.2 COMSOL Multiphysics分析過程
5.3 幾何非線性的處理
5.3.1 問題的描述
5.3.2 流固耦合問題
5.3.3 聲固耦合問題
5.3.4 相析出造成求解域變化
5.4 邊界非線性的處理
5.5 本章小結
5.5 練習題
第6章 特徵值分析
6.1 特徵值問題的描述
6.1.1 代數方程求解
6.1.2 自由振動
6.2 振動特性的基本分析
6.3 特徵值問題的計算
6.4 案例分析
6.4.1 樂器的特徵聲音
6.4.2 房間的共振頻率
6.4.3 高階振動
6.4.4 光子晶體的特徵頻率
第7章 COMSOL Multiphysics的高級功能
7.1 求解高階偏微分方程
7.2 求解帶積分的偏微分方程
7.2.1 積分微分方程
7.2.2 PID控制器
7.2.3 時間積分變數
7.3 多尺度耦合仿真分析
7.4 高級約束
7.4.1 一個邊界上多個約束
7.4.2 約束總量不變
7.4.3 反向工程約束
7.5 隨機參數
7.5.1 隨機變化的參數
7.5.2 隨機變化的形狀
7.6 二次開發
7.6.1 生成隨機圖形
7.6.2 在COMSOL中調用MATLAB腳本
7.7 自定義開發
7.7.1 MATLAB開發
7.7.2 Java開發
7.7.3 物理模型創建器
7.7.4 其他開發語言
參考文獻
1.1 數理方程
1.1.1 什麼是數理方程
1.1.2 發展歷程
1.1.3 基本形式
1.1.4 基本概念
1.1.5 經典偏微分方程
1.1.5.1 波動方程
1.1.5.2 熱傳導方程
1.1.5.3 拉普拉斯方程和泊松方程
1.2 定解條件
1.2.1 初始條件
1.2.2 邊界條件
1.2.3 其他定解條件
1.3 常用算法
1.3.1 有限差分法
1.3.2 有限元方法
1.3.3 有限體積法
1.4 用COMSOL Multiphysics求解PDE
1.4.1 係數型偏微分方程
1.4.2 廣義型偏微分方程
1.4.3 弱解型偏微分方程
1.5 小結
1.6 練習題
第2章 初探有限元
2.1 有限差分法
2.2 微分方程的弱形式
2.3 一維有限元
2.4 二維有限元
2.5 二維有限元實例
2.5.1 問題的進一步描述
2.5.2 關於格線的劃分
2.5.3 有限元求解
2.6 單元類型
2.6.1 一維有限元基函式
2.6.2 二維三角形單元基函式
2.6.3 二維四邊形單元基函式
第3章 單物理場仿真
3.1 熱傳遞現象：熱傳導
3.1.1 熱傳導方程
3.1.2 熱傳導邊界條件
3.1.3 熱傳遞問題的弱形式
3.1.4 COMSOL Multiphysics示例
3.2 熱傳遞現象：對流
3.2.1 方程的變化
3.2.2 邊界條件
3.2.3 對流傳熱的弱形式
3.2.4 COMSOL Multiphysics示例
3.3 熱傳遞現象：熱輻射
3.3.1 COMSOL Multiphysics示例
3.4 套用實例：攪拌摩擦焊接
3.5 小結
3.6 練習題
第4章 弱耦合的多物理場問題
4.1 什麼是多物理場問題
4.2 多物理場弱耦合問題
4.2.1 稀溶液假設下的對流擴散問題
4.2.2 強制對流傳熱過程
4.2.3 微弱熱敏性的電熱耦合問題
4.2.4 一般材料的熱應力問題
4.2.5 微小形變下的流固耦合問題
4.2.6 壓電材料的力電耦合
4.3 微電阻梁案例的間接耦合求解法
4.3.1 問題分析和解法介紹
4.3.2 COMSOL Multiphysics求解實例
4.4 微電阻梁案例的全耦合求解法
4.4.1 問題分析和解法介紹
4.4.2 COMSOL Multiphysics求解實例
4.5 本章小結
4.6 練習題
第5章 強耦合的多物理場問題
5.1 多物理場強耦合問題概述
5.1.1 通過材料屬性體現的多物理場強耦合問題
5.1.2 通過求解域的大變形體現的多物理場強耦合問題
5.1.3 通過邊界條件體現的多物理場強耦合問題
5.2 材料非線性的處理
5.2.1 問題的描述
5.2.2 COMSOL Multiphysics分析過程
5.3 幾何非線性的處理
5.3.1 問題的描述
5.3.2 流固耦合問題
5.3.3 聲固耦合問題
5.3.4 相析出造成求解域變化
5.4 邊界非線性的處理
5.5 本章小結
5.5 練習題
第6章 特徵值分析
6.1 特徵值問題的描述
6.1.1 代數方程求解
6.1.2 自由振動
6.2 振動特性的基本分析
6.3 特徵值問題的計算
6.4 案例分析
6.4.1 樂器的特徵聲音
6.4.2 房間的共振頻率
6.4.3 高階振動
6.4.4 光子晶體的特徵頻率
第7章 COMSOL Multiphysics的高級功能
7.1 求解高階偏微分方程
7.2 求解帶積分的偏微分方程
7.2.1 積分微分方程
7.2.2 PID控制器
7.2.3 時間積分變數
7.3 多尺度耦合仿真分析
7.4 高級約束
7.4.1 一個邊界上多個約束
7.4.2 約束總量不變
7.4.3 反向工程約束
7.5 隨機參數
7.5.1 隨機變化的參數
7.5.2 隨機變化的形狀
7.6 二次開發
7.6.1 生成隨機圖形
7.6.2 在COMSOL中調用MATLAB腳本
7.7 自定義開發
7.7.1 MATLAB開發
7.7.2 Java開發
7.7.3 物理模型創建器
7.7.4 其他開發語言
參考文獻
