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COMSOLMultiphysics®5.3版本對幾何建模功能進行了大量改進。在此版本中,您可以指定局部坐標系,從而更輕鬆地構建幾何並執行物理場定義操作,新的移除細節功能(Remove Details)還能自動創建虛擬幾何操作。此外,一些幾何操作的速度得到了顯著提升,使用的記憶體也明顯減少。請閱讀以下內容,了解所有幾何建模相關的更新。

使用工作平面定義的座標系統建立幾何

當您使用先前版本的COMSOLMultiphysics®建立幾何時,必須使用標準的全域坐標系統來定義物件的位置和方向。現在,在編輯用於建立幾何物件或變換特徵的設置時,可以先首先創建一個工作平面,定義要在其中執行操作的局部坐標系統,隨後添加到幾何結構的新物件,將使用這個新的局部坐標系統,從而使您更方便指定來從該坐標系欄位選擇工作平面。最終,該工作平面及其局部坐標系統的軸(xwywzw) 將顯示在圖形視窗中。

使用基於幾何方位定義的坐標系統

有時可以使用物理方程式和屬性藉由其所屬的坐標系統方位方向來定義,然而,如果建模域的幾何結構不能方便地與全域坐標系保持一致,則很難定義與坐標方位相關的物理方程式和屬性。例如,與方位相關的異向性材料的物理參數定義。

現在,您可以使用與幾何實體位置一致的局部坐標系統來定義這些物理方程和屬性。在定義節點的坐標系統選單中,可以選擇新的坐標系統類型:幾何中的坐標系統,此特徵可以創建與所選工作平面對應的坐標系統,從而輕鬆地創建一個坐標系統,用於同某些幾何實體保持一致的物理場。現在可以使用新的坐標軸xwywzw來定義物理方程式。還能對應於工作平面的局部坐標系統來定義向量坐標系統、旋轉坐標系統、圓柱坐標系統和球坐標系統。

方位不同的兩個域連接在一起。使用面平行工作平面的幾何中的坐標系統特徵,可以使每個域的局部坐標系統與對應幾何結構的方位和位置保持一致。

使用虛擬幾何操作自動移除幾何細節

您可以使用新增的三維幾何操作移除細節(Remove Details),對CAD幾何結構進行預處理,從而更順利地進行網格生成,此功能尤其適用於具有小幾何細節的幾何結構,通常來說,對於這種結構如果不以正確的方式進行處理,很可能生成品質較差的大網格。

 

該操作可以從幾何結構中自動移除短邊、小面和裂(窄)面,移除細節操作有兩種模式:自動和手動。在自動模式下移除細節時,會生成一系列虛擬操作節點,您可以切換到手動模式進行檢查和編輯。(Left) A CAD geometry before removing details. (Right) The resulting mesh before removing details from the CAD geometry.

一個包含短邊、小面和長裂面的CAD幾何結構(左圖)及其生成的對應網格(右圖)。(Left) The improved geometry and mesh after using the Remove Details operation in COMSOL Multiphysics version 5.3. (Right) The improved mesh after removing details from the CAD geometry.

使用移除細節操作重建幾何後(左圖),生成了品質更佳的網格(右圖)。

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有關使用移除細節操作的案例,請搜尋以下“案例庫”:

ECAD_Module/Tutorials/pcb_import

 

拉伸操作的功能強化

將面拉伸為三維物件的操作現在更具靈活性,透過在拉伸設定視窗的距離欄中選擇拉伸的目標頂點,可以拉伸一個面,直至其接觸由一個或多個頂點指定的現有物件,要創建基於平面對稱的三維物件,可以在拉伸設定視窗的距離欄中選擇到面的距離,這樣即可使用對應編輯框中的正值和負值在兩個相反的方向拉伸平面。

(Left) A screenshot of the Extrude Settings window. (Right) The geometry in the Graphics window with an arrow showing the extrusion distance.

拉伸設定視窗(左圖),允許輸入面拉伸到指定的頂點,圖形視窗(右圖)透過箭頭顯示拉伸距離。

使用圓柱和圓盤選擇區的本體選擇區的功能強化

此功能在包含許多組件的複雜陣列中非常有用,使用新設定您可以更輕鬆地選擇實體(如邊界),隨後還能將其用於後續操作。在三維中,您可以使用圓柱體的一部分來圍繞幾何截面,從而選擇這些截面,幾何與定義節點下的三維圓柱選擇操作現在支援定義內半徑和外半徑,以及圓柱選擇將掃掠的角度範圍,這個操作描述了可以抓取整個物件中的實體選擇區的扇區,您可以使用圓盤選擇操作(以前稱為球選擇區操作)在二維中執行類似操作。

A COMSOL geometry example of the Cylinder selection.

圖中的圓柱選擇區選取了中空圓柱體扇區內的邊界

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線分段

COMSOLMultiphysics®5.3版本引入了用於二維和三維操作的新幾何物件:線分段,可以透過選擇頂點或在線分段設定視窗中輸入坐標來指定起點和終點。

 

使用截面基於三維選擇區生成二維選擇區

新版本改進了這一功能,現在可以在COMSOLMultiphysics®中更輕鬆地指定選擇區,特別值得一提的是,您現在可以直接根據已在三維中指定的選擇區來生成二維選擇區,如果要基於導入的三維幾何來創建二維軸對稱幾何,此功能非常有用。假設CAD軟體定義了包含建模區域的流入、流出和壁的三維邊界選擇區,則在定義軸對稱模型的物理場時,這些實體現在可以用作二維邊界選擇。

 

支援建立二維選擇區的新功能可以透過截面特徵進行使用,也可以在此特徵的設定視窗中選中來自三維的選擇區選單來實現。軟體將根據工作平面節點之前的幾何序列中指定的每個三維選擇來建立二維選區擇。二維選擇區透過工作平面與三維選擇區的交集創建。藉由此功能,三維區域選擇區可以在二維中創建區域選擇,而三維邊界選擇區可以在二維中建立邊界選擇區。

 

幾何零件變量

如果您要建立自己的幾何元件庫,現在可以在單個MPH文件中儲存一個元件的多個變量。可在設定視窗中選取顯示為元件庫中的變量核取方塊。通常,其中一個變量包含用於構建零件的主要幾何序列,而其他變量則是包裝器,其中包含該元件的“工作線程worker)變量實例。當您加載一個包含多個變量的元件件時,會出現一個對話框,您可以在其中選擇要用於模型的變量。