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內(nèi)容簡介

　　本書主要介紹有限元法基礎(chǔ)知識(shí)及COMSOL在彈性力學(xué)、流體力學(xué)、電磁學(xué)、電化學(xué)、多物理場耦合等方面的應(yīng)用。全書先介紹有限元法的基礎(chǔ)知識(shí)，然后介紹COMSOL的界面組成與基本操作和網(wǎng)格劃分的方法與實(shí)例，最后給出了結(jié)構(gòu)力學(xué)分析實(shí)例、流體力學(xué)分析實(shí)例、電磁學(xué)分析實(shí)例、電化學(xué)分析實(shí)例和多物理場耦合分析實(shí)例，即以實(shí)例方式介紹COMSOL各方面應(yīng)用分析的詳細(xì)操作過程及一些需要注意的問題，多數(shù)案例有明確的工程應(yīng)用背景，部分案例有實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。本書可作為機(jī)械、材料、水利、土木、暖通、動(dòng)力、能源、化工、航空、冶金、環(huán)境、交通、電力電子、建筑等領(lǐng)域的科研與工程技術(shù)人員使用COMSOL軟件進(jìn)行CAE/CFD分析的參考書，也可作為這些專業(yè)的本科生和研究生學(xué)習(xí)有限元及COMSOL軟件的教學(xué)用書。

作者簡介

　　江帆，廣州大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院教授、研究生導(dǎo)師，長期從事機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)、機(jī)械 CAE/CFD 的教學(xué)、研究工作；中國人工智能學(xué)會(huì)可拓學(xué)專業(yè)委員會(huì)副秘書長、可拓創(chuàng)新方法研究中心副主任，中國圖學(xué)學(xué)會(huì)制圖技術(shù)委員會(huì)副秘書長。主持或參與科研立項(xiàng) 20 余項(xiàng)，發(fā)表論文 70 余篇，授權(quán)專利 20 余件，兩項(xiàng)成果獲廣東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；已出版《機(jī)械原理》《TRIZ 創(chuàng)新應(yīng)用與創(chuàng)新工程教育研究》《TRIZ 與可拓學(xué)比較及融合機(jī)制研究》《創(chuàng)新方法與創(chuàng)新設(shè)計(jì)》等圖書。溫錦鋒，廣州大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院研究生，主要研究方向?yàn)槲⒘骺亍FD，熟練使用 COMSOL、ANSYS 和 ABAQUS 等仿真軟件；已發(fā)表 COMSOL 相關(guān)論文 1 篇，授權(quán)發(fā)明專利 7 項(xiàng)。謝智銘，廣州大學(xué)碩士研究生，主要研究方向為機(jī) 械 CAE/CFD 仿真分析，熟練使用 COMSOL、ANSYS 和 ABAQUS 等仿真軟件。葉宇星，廣州大學(xué)碩士研究生，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械 CAE/CFD 仿真分析，熟練使用 COMSOL、ANSYS和 ADAMS 等仿真軟件。

圖書目錄

第 1章有限元理論基礎(chǔ) 1
1.1 彈性力學(xué)與有限元 1
1.1.1 彈性力學(xué)中的基本概念 1
1.1.2 彈性力學(xué)的基本方程 4
1.1.3 平面問題的基本理論 7
1.1.4 彈性力學(xué)中的能量原理 9
1.1.5 彈性力學(xué)有限元法 10
1.1.6 平面問題的單元構(gòu)造 15
1.1.7 動(dòng)力學(xué)分析簡介 25
1.1.8 有限元分析中的若干問題 26
1.1.9 減小解題規(guī)模的常用措施 28
1.2 流體力學(xué)基礎(chǔ) 30
1.3 CFD基本模型 34
1.3.1 基本控制方程 35
1.3.2 湍流模型 36
1.3.3 流動(dòng)的初始條件和邊界條件 38
1.4 多相流 39
1.4.1 多相流模型的分類 39
1.4.2 分離多相流模型 40
1.4.3 分散多相流模型 41
1.4.4 水平集法 43
1.4.5 相場法 44
1.4.6 混合物模型 45
1.4.7 歐拉-歐拉模型 46
1.4.8 氣泡流模型 47
1.4.9 移動(dòng)網(wǎng)格模型 48
1.5 其他物理場分析模型 49
1.5.1 傳熱模型 49
1.5.2 電磁場 50
1.5.3 多孔介質(zhì) 52
1.5.4 聲學(xué) 53
1.5.5 化學(xué)工程 53
1.5.6 電化學(xué) 54
練習(xí)題 55
第 2章 COMSOL基本操作 56
2.1 COMSOL主界面 56
2.2 COMSOL建模流程 60
2.2.1 常規(guī)建模流程 60
2.2.2 建模案例 61
2.3 內(nèi)置的常數(shù)、變量與函數(shù) 66
2.4 自定義參數(shù)、變量、函數(shù)和材料 69
2.5 COMSOL自定義參量的常見錯(cuò)誤 72
2.6 COMSOL錯(cuò)誤處理的技巧 73
練習(xí)題 75
第3章 COMSOL的網(wǎng)格劃分 76
3.1 網(wǎng)格設(shè)置 76
3.1.1 常用的網(wǎng)格 76
3.1.2 添加網(wǎng)格的方法 78
3.1.3 網(wǎng)格的刪除、禁用和啟用 78
3.1.4 網(wǎng)格的自動(dòng)劃分 79
3.1.5 網(wǎng)格的尺寸設(shè)置 80
3.1.6 映射網(wǎng)格 83
3.1.7 掃掠網(wǎng)格 85
3.1.8 邊界層網(wǎng)格 87
3.1.9 復(fù)制網(wǎng)格 90
3.2 不同定型幾何的網(wǎng)格 90
3.2.1 形成聯(lián)合體 91
3.2.2 形成裝配體 91
3.3 網(wǎng)格檢查 91
3.3.1 網(wǎng)格的警告和錯(cuò)誤提示 92
3.3.2 網(wǎng)格的統(tǒng)計(jì)信息 93
3.4 網(wǎng)格導(dǎo)入和導(dǎo)出 94
3.5 網(wǎng)格劃分實(shí)例 95
3.5.1 球閥二維網(wǎng)格劃分 95
3.5.2 U形管三維網(wǎng)格劃分 98
練習(xí)題 100
第4章結(jié)構(gòu)力學(xué)分析 101
4.1 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析 101
4.1.1 問題描述 101
4.1.2 具體計(jì)算 101
4.2 模態(tài)分析 111
4.2.1 問題描述 111
4.2.2 具體計(jì)算 112
4.3 諧響應(yīng)分析 116
4.3.1 問題描述 116
4.3.2 具體計(jì)算 117
4.4 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 123
4.4.1 問題描述 123
4.4.2 具體計(jì)算 123
4.5 屈曲分析 146
4.5.1 問題描述 146
4.5.2 具體計(jì)算 146
4.6 聲場分析 153
4.6.1 問題描述 153
4.6.2 具體計(jì)算 154
4.7 MEMS分析 164
4.7.1 問題描述 164
4.7.2 具體計(jì)算 164
練習(xí)題 177
第5章流體力學(xué)分析 180
5.1 COMSOL流體模塊介紹 180
5.1.1 單相流模塊 180
5.1.2 多相流模塊 181
5.1.3 多孔介質(zhì)模塊 182
5.1.4 變形網(wǎng)格 183
5.2 單相流動(dòng)分析 184
5.2.1 卡門渦街分析 184
5.2.2 攪拌中的自由液面分析 191
5.3 多相流動(dòng)分析 198
5.3.1 十字交叉形通道中微液滴成形分析 198
5.3.2 放射性廢樹脂顆粒在彎管中的流動(dòng)分析 206
5.4 多孔介質(zhì)流動(dòng)分析 216
練習(xí)題 222
第6章電磁學(xué)分析 224
6.1 COMSOL求解高頻電磁場的物理接口 224
6.2 軸承的感應(yīng)加熱分析 225
6.3 單模光纖傳輸分析 236
6.4 射頻消融、微波燒蝕腫瘤分析 246
練習(xí)題 260
第7章電化學(xué)分析 262
7.1 COMSOL求解電化學(xué)場的物理接口 262
7.1.1 通用接口 262
7.1.2 腐蝕與電鍍接口 262
7.1.3 電池接口 263
7.2 母線板腐蝕分析 263
7.3 方管電鍍分析 275
7.4 異型孔的電解加工分析 288
7.5 鋰離子電池分析 297
練習(xí)題 308
第8章耦合分析 311
8.1 COMSOL中的多物理場耦合 311
8.1.1 常見的內(nèi)置多物理場接口 311
8.1.2 自定義多物理場耦合 312
8.2 基于溫差驅(qū)動(dòng)的微混合分析 313
8.3 柔性單向閥流固耦合分析 320
8.4 精密過濾器密封蓋的可靠性分析 325
8.5 振動(dòng)生熱分析 332
練習(xí)題 338
參考文獻(xiàn) 341