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comsol光電-RF-波動光學專題

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案列應用實操

COMSOL仿真實踐(RF及波動光學模塊案例Step by step詳解)：

1、光子晶體能帶分析、能譜計算、光纖模態(tài)計算、微腔腔膜求解；

2、類比凝聚態(tài)領域魔角石墨烯的moiré 光子晶體建模以及物理分析；

3、傳播表面等離激元和表面等離激元光柵等；

4、超材料和超表面仿真設計，周期性超表面透射反射分析；

5、光力、光扭矩、光鑷力勢場計算；

6、波導模型：表面等離激元、石墨烯等波導模型的本征模式分析，以及利用數(shù)值端口求解各種類型波導的傳輸效率；

7、光-熱耦合案例；

8、天線模型；

9、二維材料如石墨烯建模;

10、基于微納結構的電場增強生物探測；

11、散射體的散射,吸收和消光截面的計算;

12、拓撲光子學：拓撲邊緣態(tài)和高階拓撲角態(tài)應用仿真;

13、二硫化鉬的拉曼散射；

14、磁化的等離子體、各向異性的液晶、手性介質的仿真；

15、光學系統(tǒng)的連續(xù)譜束縛態(tài)；

16、片上微納結構拓撲優(yōu)化設計(特殊情況下，如何利用二維系統(tǒng)來有效的優(yōu)化三維問題)：反設計片上透鏡，偏振分束器；

17、形狀優(yōu)化反設計：利用形狀優(yōu)化設計波導帶通濾波器；

18、非厄米光學系統(tǒng)的奇異點：包括PT對稱波導結構和光子晶體板系統(tǒng)等；

19、微納結構的非線性增強效應，以及共振模式的多極展開分析；

20、學員感興趣的其他案例

COMSOL軟件入門

仿真框架建立及軟件基本操作

1、初識COMSOL仿真 以多個具體的案例建立COMSOL仿真框架，熟悉軟件的使用方法；

2、COMSOL軟件基本操作

2.1 參數(shù)及變量設置方法

2.2 幾何建模

2.3基本函數(shù)設置方法，如插值函數(shù)、解析函數(shù)、分段函數(shù)

2.4特殊函數(shù)的設置方法，如積分、求極值、求平均值等

2.5網格劃分

3、前處理和后處理的技巧講解

3.1特殊變量的定義，如散射截面等

3.2如何利用軟件的繪圖功能繪制不同類型的數(shù)據(jù)圖

3.3數(shù)據(jù)導出

3.4不同類型求解器的使用場景和方法

COMSOL仿真進階

RF及波動光學模塊仿真技術詳解

4、COMSOL中RF、波動光學模塊仿真基礎

4.1 COMSOL中求解電磁場的步驟

4.2 RF、波動光學模塊的應用領域

5、RF、波動光學模塊內置方程解析推導

5.1亥姆霍茲方程在COMSOL中的求解形式

5.2 RF方程弱形式解析

5.3深入探索從模擬中獲得的結果（如電磁場分布、功率損耗、傳輸和反射、阻抗和品質因子等）

6、邊界條件和域條件的使用方法

6.1完美磁導體和完美電導體的作用和使用場景

6.2阻抗邊界條件、過度邊界條件、散射邊界條件、

周期性邊界條件的作用

6.3求解域條件：完美匹配層的理論基礎和使用場景、

PML網格劃分的標

6.4遠場域和背景場域的使用；

6.5 端口使用場景和方法； 波束包絡物理場的使用詳解

7、波源設置

7.1散射邊界和端口邊界的使用方法和技巧, 包括波失方向和極化方向的設置, S參數(shù)的計算和提取，反射率和透射率的計算和提取

7.2頻域計算、時域計算

7.3點源,如電偶極子和磁偶極子的使用方法

7.4背景場的作用及使用方法

8、材料設置

8.1計算模擬中各向同性,各向異性,金屬介電和非線性等材料的設置

8.2二維材料,如石墨烯、MoS2的設置；

8.3特殊本構關系材料的計算模擬(需要修改內置的弱表達式)

9.網格設置

9.1精確仿真電磁場所需的網格劃分標準

9.2網格的優(yōu)化

9.3案列教學

COMSOL仿真進階

10、COMSOL WITH MATLAB功能簡介

(a)利用COMSOL WITH MATLAB 進行復雜的模型建立(超表面處理);

(b)利用COMSOL WITH MATLAB 進行復雜函數(shù)的設置(石墨烯仿真);

?利用COMSOL WITH MATLAB 進行高級求解運算和后處理;

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ANSYS-Fluent激光加工、熔覆過程仿真分析專題

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ANSYS-Fluent 軟件入門

ANSYS-Fluent 軟件應用及基本操作

1.1 模擬概覽

1.2 模型創(chuàng)建

1.3 網格劃分

1.4 物理問題

1.5 求解過程

1.6 后處理

流動、傳熱及傳質過程的邊界條件、初始條件

2.1 外部邊界，如 pressure-out 等

2.2 內部邊界，如 wall 等

2.3 計算域，如 fluid 等

案例實操：移動熱源作用下鋼板加熱冷卻仿真

? 激光熱源模型，如高斯熱源等

? 體熱源與面熱源

移動熱源建模，如變掃描速度

激光熔凝仿真 UDF 二次開發(fā)

材料凝固熔化過程的流動、傳熱和傳質現(xiàn)象

4.1 熱量傳遞的三種方式，傳導、對流和熱輻射

4.2 凝固熔化過程中的潛熱

4.3 Marangoni 對流

4.4 熱溶質對流

5.C語言基礎（數(shù)據(jù)類型、運算符、三種結構：順序、選擇、循環(huán)等）

UDF 二次開發(fā)基礎

6.1 UDF 簡介

6.2 數(shù)據(jù)結構和宏，如 cell ，thread等

6.3 常用宏解析，如 C_R(c,t) ，C_T(c,t)等

6.4 UDMI 與 UDSI 講解

6.5UDF手冊8年使用心得

7.案例實操：45#鋼激光熔凝仿真

? JMatPro 計算材料熱物性參數(shù)

? 基于 Gambit 建模及網格劃分

? 表面熱源及凝固潛熱處理

? 初始和邊界條件設置

模擬結果分析

ANSYS-Fluent 軟件二次開發(fā)提高

UDF 二次開發(fā)提高

? Fluent 中的歐拉模型

? UDF 中組元數(shù)據(jù)類型

? UDF 中歐拉相數(shù)據(jù)類型

UDF 中常用函數(shù)解析，DEFINE_PROPERTY 等

SCI 論文成果再現(xiàn)

Sn- 10wt.%Pb 合金凝固過程的通道偏析

? Gabmit 建模及網格劃分

? 編寫、編譯、 掛載 UDF 程序

? 模擬數(shù)據(jù)后處理

通道偏析形成機制

激光熔覆過程 實例仿真

激光熔覆過程中的成分分布

11.1 激光熔覆簡介

11.2 激光熔覆中的物理現(xiàn)象

11.3 多組元材料的處理

案例實操：

45#鋼熔覆 316L 過程中熔池演化及熔覆層元素分布仿真

? 激光熔覆網格劃分及邊界條件設置?

? 六組元兩相模型建立，如 C ，Cr 等組元的固液兩相

模擬結果分析

答疑 每天下午

16：30-17：00

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