如何学习 COMSOL 多物理场仿真软件？必备教程

COMSOL Multiphysics 给大家提供了一个方便易用的多物理场耦合仿真平台，这是一个支持多种语言的图形化操作界面，其中包括简体中文。软件提供大量的用于电气、机械、流体流动和化工等应用领域的物理场接口，可以无缝地耦合任意数量的模块来处理极具挑战性的多物理场应用。大家不禁要问，这样一款功能强大、界面友好的工具，我怎样才能快速上手？怎样才能用 COMSOL 来解决自己的问题呢？本文介绍一些学习方法和资源，希望能够帮助大家循序渐进地学习使用 COMSOL 多物理场仿真软件。

准备阶段：打好基础

要想做好仿真，必要的理论知识是必不可少的。面对一个课题或者项目，你必须明白其中涉及的物理场，以及描述这些物理场的数学方程，相关的约束（或者说边界条件），材料属性，根据理论能否预测出大概的趋势，是否能够推测哪些因素会影响模型的收敛性。有了以上这些分析做基础，你才能正确使用软件，选择合适的建模步骤，包括物理场接口、材料属性、边界条件、网格、求解、后处理分析等。

举个例子，我们每天用到的白炽灯泡，如果要模拟它的发热现象，应该如何着手？让我们来分析一下，其中涉及的物理场包括，电流流过灯丝，产生电阻热并发光，这可以用电流方程描述；灯泡内的惰性气体被加热，产生对流，可以使用 Navier-Stokes 方程描述；灯丝向外辐射光和热量，这是传热现象；灯泡外的空气受传导和辐射的热量产生对流，这是流热耦合；等等。了解这些相互耦合的物理场以后，我们就可以有针对性地建模。例如，当我们关心灯泡内的温度分布时，通过传热和层流方程就可以实现其中的流热耦合仿真，并耦合辐射传热。案例模型灯泡中的对流传热（light bulb）就是一个典型的仿真模型。

快速入门：参加Workshop

要想学好使用软件，最好的方法就是动手练习。所以，最佳的入门方法当属参加官方组织的活动，例如，Workshop、培训、年会等。对于初学者来说，COMSOL 提供的免费 Workshop 是最佳的入门课程。在每个Workshop上，专业的工程师将讲解软件的基本知识和建模流程，并通过现场示例演示基本操作方法。COMSOL 还会为给参加者提供免费的全模块软件试用，试用者享有由 COMSOL 提供的技术支持服务。

最重要的是，在 Workshop 上会给大家留出专门的时段供学员亲手尝试建立模型，由工程师现场指导大家进行软件的操作练习。强烈建议大家在参加活动时带上笔记本电脑，这样可以根据活动组织者发给大家的试用码安装软件，并根据提供的学习手册现场操作测试。如果有什么问题，可与工程师现场交流，或者在试用有效期内将问题提交到技术支持系统：support@comsol.com。

可以访问以下链接报名参加感兴趣的培训（线上，线下）：cn.comsol.com/events。

进阶学习：参加培训

当通过参加 Workshop 了解最基本的操作以后，如果希望进一步加强使用技能，可以考虑参加培训课程。 COMSOL 全年都会全国各地举办培训课程，其中包含详细的多物理场建模知识，包括前处理（几何建模、CAD 导入和处理，网格剖分），求解器，以及后处理等。在一些专业的培训课程中，还包含专业领域的基础理论知识，仿真技巧，例如，CFD、光学培训等。

培训课程通常为期 2~3 天，由专业的工程师讲解相应的课程，并通过典型的案例模型指导大家学习和掌握相应的课程内容。同时参加者会得到更多的时间和机会与工程师讨论您将使用 COMSOL Multiphysics 面对的项目和遇到的问题，从而能够在完成培训课程后，快速开始尝试自己的建模流程。

个案强化：学习案例模型

当我们通过参加 Workshop 和培训课程对建模流程以及模拟环境有了一定的了解后，我们可以通过学习与自己模型相关的案例来进一步加强我们的仿真技能。软件自带 App 库，可以在菜单文件 > App 库下找到，其中包含数百个案例模型，每个案例模型都包含有详细的说明文档，详细地说明模型的背景知识，物理模型，仿真结果与讨论，最后一部分是详细的操作步骤说明。另外，在官方网站上还有更全面的案例展示区供大家查阅和下载：800 多个多物理场仿真模型，包含求解结果和说明，也可在官方社区中的用户模型交流区进行交流：与其他用户交换 COMSOL Multiphysics 仿真模型。

因此，推荐大家在尝试创建自己的仿真模型之前，先浏览或检索一下 App 库和上述资源，找到与自己的研究类似或者有价值的案例。然后仔细阅读文档，并按照操作步骤复现模型。对模型进行修改，进一步加深了解。或者尝试修改为符合自己的研究目标的模型，作为原型进行研究。

当您能够熟练使用与自己的模型相关的功能以后，再来创建自己的模型，往往就能够在较短的时间内得到好的结果。

自我学习1：灵活运用帮助信息

当您在学习案例或者建模过程中对某些特征不熟悉或不了解时，可以创建或选中这个特征的节点，按下键盘上的 F1 键，或者点击主工具条上的帮助按钮，打开一个浏览器窗口，其中的内容就是这个节点的详细说明，包括节点的功能，各种设定选项的含义及注意事项。您可以仔细阅读，了解是否适合您的建模目的，从而得到正确的模型。
您还可以进一步在帮助窗口输入关键词进行检索，查阅您想要了解的特征和相关信息。

自我学习2：阅读用户手册

在我们尝试建立自己的模型时，如果想要对自己使用的模块功能和物理场接口以及计算原理有更为深入的了解，软件提供的相关文档是您最好的学习资料。当您安装好 COMSOL Multiphysics 后，软件默认会安装一系列文档，包括安装手册，各个模块的简介和用户指南，App 库中案例模型的说明文档，等等。在 Windows® 平台上，可以直接在系统菜单的 COMSOL Multiphysics 菜单进入 Documentation 文件夹，里面详细地以模块分组列出相关文档；或者进入软件后，点击菜单文件 > 帮助 > 文档。

各个模块的简介中，简要介绍了相关模块的功能、物理场接口，以及典型案例，您可以了解到这些模块的信息。

在用户指南中，详细说明了相关的基础理论知识、物理场接口的物理数学方程、各种边界条件，相关的建模方法，等等。您可以通过阅读掌握所需的基础知识，了解如何使用软件来进行建模。

自我学习3：查阅官方博客

在官方博客中，经常会发布一些资深工程师编撰的博文，内容涵盖核心功能、热门话题、各种物理领域的仿真、高性能计算等。在这些博客中，您可以了解到仿真技巧、最新动态、高性能计算相关知识、活动信息等。加深对 COMSOL 的了解，以及仿真方面的经验和知识。

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专题学习：参加网络研讨会（Webinar）

网络与研讨会是一种新兴的研讨会形式，以其方便快捷的特性，已经广泛的应用于在线培训。只要您有能够上网的电脑、音响（或耳机）、麦克风（可选），就可以参加我们经常组织的 Webinar。在网络研讨会上，会由专业的工程师通过视频、PPT 等方式讲解软件的特点，在各种领域中的应用，并通过典型模型讲解如何使用 COMSOL Multiphysics 来解决针对性的问题。

您可以在线提问，工程师会现场答复或者会后通过 email 给您提供解答。通过这种灵活的方式，您可以方便、高效地获得答疑解惑的机会。