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全書共8章，前4章為板塊，以仿真發(fā)展歷史與國內行業(yè)現(xiàn)狀為開端，介紹了進行有限元仿真必備的基礎條件。接著對COMSOL Multiphysics多物理場計算的基礎知識給出了系統(tǒng)的講解：首先對數(shù)學理論知識，譬如限元理論、高等數(shù)學基礎、數(shù)值分析等基本概念進行了詳細介紹；其次對COMSOL常規(guī)建模流程進行了簡要闡述，包括函數(shù)定義、幾何建模、材料定義、網(wǎng)格劃分和求解設置等，同時對COMSOL中控制方程和邊界條件的含義和應用做了介紹；然后對COMSOL的優(yōu)勢即多場耦合概念及耦合方法進行了闡述，*后對COMSOL的軟件操作方法、界面功能、網(wǎng)格剖分等知識進行了系統(tǒng)講解。后4章為第二板塊，從應用*為廣泛的四大領域入手，逐一介紹了計算流體力學、電磁學、結構力學和電化學模塊，總計13個案例，按照由淺入深的順序排序，較為詳細地講解了每一個操作步驟，使初學者可通過對照練習理解軟件使用技巧。每一個案例，本書均配有二維碼視頻，以便初學者能更好地理解和掌握
本書是面向完全零基礎的讀者編寫的入門指南，初學者既可以通讀本書獲得對COMSOL較為全面的認識，也可以在閱讀完板塊內容后，挑選自己感興趣的領域，學習對應的案例操作。如果讀者需要對軟件設置原理有更全面的了解，可以查看COMSOL用戶幫助文檔。

前言COMSOL多物理場有限元仿真軟件，在近年來的科學研究與工程實踐中得到了廣泛的應用。在需要多學科密集交叉的航空航天研究中，國防科技大學微納衛(wèi)星團隊與西安思繆智能科技有限公司圍繞衛(wèi)星微推進系統(tǒng)設計、衛(wèi)星內部優(yōu)化布局、衛(wèi)星整星熱控、微重力流體管理與稀薄氣體聲傳播等領域，利用COMSOL軟件進行了多物理場仿真建模的廣泛交流與合作。合作成果先后應用于“天拓”系列微納衛(wèi)星，并支持項目獲得多項國家和省部級科技進步獎。經(jīng)過長期的項目實踐，一套基于多物理場仿真的數(shù)字化設計與多學科優(yōu)化方法已經(jīng)初步成型，COMSOL的應用在其中具有不可或缺的作用。
COMSOL以其完全開放的架構、任意自定義PDE、豐富的專業(yè)模塊，可以輕松實現(xiàn)建模流程的各個環(huán)節(jié)，30余個預置多物理場應用模式，涵蓋從流體傳熱到結構力學，從電磁分析到化學工程等諸多工程、制造和科研領域。它可以使工程師與科研工作者通過仿真，賦予設計理念以生命，運用它不僅可以提高衛(wèi)星的各項性能，還可以改進醫(yī)療設備，提升汽車和飛機的安全性能。它可以基于物理場，模擬各個領域的設計、設備和過程。本書對COMSOL的基礎知識和主流應用做了系統(tǒng)介紹，力圖將最新版本的COMSOL操作方法與建模技巧分享給廣大仿真愛好者。
全書共8章，第1章介紹了仿真在世界范圍內發(fā)展過程的簡明歷史，并闡述了我國仿真行業(yè)的現(xiàn)狀，結合現(xiàn)狀提出了做好仿真工作的DIPOA方法。
第2章介紹了多物理場仿真的數(shù)學理論基礎，包涵有限元、高數(shù)、線代和數(shù)值分析關鍵概念。扼要地闡述了COMSOL常規(guī)建模流程，包涵幾何建模、材料定義、網(wǎng)格劃分和求解設置等。最后闡明了軟件中控制方程、邊界條件和物理場耦合方法。
第3章介紹了COMSOL主界面的功能，包涵文件操作和模型樹操作，對內置常數(shù)、變量和用戶自定義參數(shù)、函數(shù)、變量、材料做了詳細介紹。最后介紹了初學者經(jīng)常遇見的參量自定義錯誤以及前處理方法。
第4章介紹了COMSOL的網(wǎng)格剖分操作方法，從網(wǎng)格設置開始，闡述了添加、刪除和屬性的定義，逐步深入地介紹了映射、掃略和邊界層網(wǎng)格方法，接著給出了網(wǎng)格質量自查方法，最后以流體噴射器和元器件母版為案例展示了網(wǎng)格劃分過程。
第5章介紹了計算流體動力學模塊，首先闡明了流體流動的三大守恒方程，其次介紹了定解條件，最后逐一講解了熱水杯散熱、高馬赫流動和相場液滴滴落3個案例。
第6章介紹了電磁學模塊，首先闡明了Maxwell方程組以及本構關系，其次介紹了COMSOL求解高頻電磁場的物理接口，最后逐個講解了銅柱的感應加熱、高斯波束的二次諧波產生和微波燒蝕腫瘤3個案例。
第7章介紹了結構力學模塊，首先闡明了三大基本關系和常見的邊界條件，其次介紹了常規(guī)幾何近似處理和力學耦合類型，最后逐步講解了銅及銅合金的塑性變形、壓電傳感器、殷鋼的熱變形和巖土瓦斯抽采過程4個案例。
第8章介紹了電化學模塊，首先詳細闡明了電化學理論的電動力學、傳質原理和電流分布理論等，其次詳細講解了鐵軌腐蝕、稀物質傳遞二次電流分布和電致化學發(fā)光3個案例。
全書由黃奕勇、李星辰、張翔統(tǒng)稿，李星辰、田野分節(jié)編寫，張翔、李星辰審校。在編寫過程中，軍事科學院姚雯老師，國防科技大學趙勇老師，思繆科技的徐雙艷博士、喬海東博士、戴思航、那超然等人對本書均有突出貢獻，同時提出了寶貴的建議。出版過程中得到了機械工業(yè)出版社編輯的大力支持，在這里表示深深的謝意。
最后，需要特別聲明，因為軟件安裝會受到硬件環(huán)境和軟件版本影響，根據(jù)書中內容的操作結果難免和實際情況有所差異，如有問題，讀者可以發(fā)郵件至support@matheamcom，我們會盡快給予解答。

編者2020年7月

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