本书对COMSOL分析的基本思路、操作步骤、应用技巧进行了详细介绍，并结合典型工程应用实例详细讲述了COMSOL的具体工程应用方法。 本书共分9章，第1～4章为操作基础，主要介绍了COMSOL分析全流程的基本步骤和方法：第1章为COMSOL概述；第2章为COMSOL的启动及工作界面；第3章为COMSOL创建模型；第4章为COMSOL划分网格。第5～9章为专题实例，按不同的分析专题讲解了各种参数的设置方法与技巧：第5章为结构力学分析；第6章为电磁学分析；第7章为热力学分析；第8章为流体力学分析；第9章为多物理场耦合分析。 本书编排合理，实例丰富新颖，与工程实际紧密结合，讲解详尽，适用于COMSOL软件的初中级用户，以及有初步使用经验的技术人员。 本书既可供动力分析相关行业的工程技术研发人员和科研人员使用，也可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生及教师学习COMSOL的教学用书。

第1章 COMSOL概述 1 1.1 有限元仿真简介 1 1.1.1 有限元分析的优越性 1 1.1.2 有限元仿真的基础依据 2 1.1.3 有限元分析法的特点 2 1.1.4 有限元常用术语 3 1.2 常见的有限元分析软件 4 1.3 COMSOL概述 5 1.3.1 COMSOL发展的历史背景 5 1.3.2 COMSOL的特点 5 1.4 COMSOL基本分析步骤 11 1.4.1 问题研究 12 1.4.2 前处理 12 1.4.3 后处理 16 第2章 COMSOL的启动及工作界面 17 2.1 COMSOL的启动 17 2.1.1 通过“模型向导”建模 17 2.1.2 通过“空模型”建模 20 2.1.3 主界面 20 2.2 快速访问工具栏 20 2.3 功能区 22 2.3.1 “文件”下拉菜单 22 2.3.2 “主屏幕”选项卡 23 2.3.3 “定义”选项卡 26 2.3.4 “几何”选项卡 30 2.3.5 “材料”选项卡 30 2.3.6 “物理场”选项卡 31 2.3.7 “网格”选项卡 34 2.3.8 “研究”选项卡 34 2.3.9 “结果”选项卡 37 第3章 COMSOL创建模型 40 3.1 COMSOL创建平面模型 40 3.1.1 平面“几何”设置窗口 41 3.1.2 平面“几何”选项卡 43 3.1.3 “草图”选项卡 59 3.2 COMSOL创建三维模型 63 3.2.1 三维“几何”设置窗口 64 3.2.2 三维“几何”选项卡 64 3.3 实例—创建平面几何 75 3.4 实例—创建三维几何 79 3.5 动手练一练 87 第4章 COMSOL划分网格 89 4.1 网格划分概述 89 4.1.1 为什么要划分网格 89 4.1.2 网格的分类 89 4.2 COMSOL的网格划分 90 4.2.1 “网格”设置窗口 90 4.2.2 “网格”选项卡 91 4.3 实例—通过网格零件来创建模型并划分网格 110 4.4 实例—对球体划分六面体网格 113 4.5 动手练一练 119 第5章 结构力学分析 120 5.1 “结构力学”模块 120 5.2 线性静力分析 121 5.2.1 线性静力分析的依据 121 5.2.2 线性静力分析的载荷 121 5.2.3 实例—晾衣杆线性静力分析 121 5.3 特征频率（模态）分析 127 5.3.1 特征频率（模态）分析概述 127 5.3.2 有预应力的特征频率分析 127 5.3.3 特征频率分析的作用 128 5.3.4 实例—声子晶体周期性预应力能带结构计算 128 5.4 频域分析 139 5.4.1 频域分析概述 139 5.4.2 频域分析的方法 140 5.4.3 实例—固定梁频域分析 140 5.5 随机振动分析 151 5.5.1 随机振动分析概述 151 5.5.2 实例—车架随机振动分析 152 5.6 显示动力学分析 163 5.6.1 显示动力学分析概述 163 5.6.2 显示动力学分析常用的方法 164 5.6.3 实例—台球撞击分析 164 5.7 疲劳分析 170 5.7.1 疲劳分析的定义 170 5.7.2 疲劳的特点 170 5.7.3 疲劳的类型 172 5.7.4 疲劳寿命的估算方法 172 5.7.5 实例—电动自行车车筐支架疲劳分析 173 5.8 动手练一练 180 第6章 电磁学分析 181 6.1 电磁学概述 181 6.2 静电分析 182 6.2.1 静电分析中的基本概念 182 6.2.2 静电学的基础理论 183 6.2.3 静电学常见的现象及应用 184 6.2.4 实例—摩擦发电机 184 6.3 电流分析 196 6.3.1 电流分析中的概念 196 6.3.2 实例—电屏蔽比较 197 6.4 静磁分析 207 6.4.1 静磁分析中的概念 207 6.4.2 实例—小铁球靠近永磁体的受力变化 208 6.5 电磁感应分析 216 6.5.1 电磁感应中常用的定则及定律 216 6.5.2 电磁感应常见的现象及应用 217 6.5.3 电磁感应的意义 218 6.5.4 实例—涡流分析 218 6.6 动手练一练 226 第7章 热力学分析 229 7.1 热力学概述 229 7.1.1 热力学第一定律 229 7.1.2 传热的基本方式 229 7.2 热传导分析 230 7.2.1 热传导理论分析 230 7.2.2 实例—加热铁板热传导分析 231 7.3 热对流分析 239 7.3.1 热对流的影响因素 239 7.3.2 热对流的理论分析 240 7.3.3 实例—散热器热对流分析 240 7.4 热辐射分析 246 7.4.1 热辐射特性 246 7.4.2 热辐射基本术语 246 7.4.3 实例—两平板间的辐射分析 249 7.5 相变分析 253 7.5.1 相和相变 253 7.5.2 潜在热量和焓 254 7.5.3 实例—冬季池塘结冰 254 7.6 动手练一练 262 第8章 流体力学分析 265 8.1 流体运动的基本概念 265 8.1.1 层流流动与湍流流动 265 8.1.2 有旋流动与无旋流动 266 8.1.3 声速与马赫数 266 8.1.4 膨胀波与激波 267 8.2 流体的基本性质 268 8.2.1 流体的等温压缩性 268 8.2.2 流体的等压膨胀性 268 8.2.3 流体的黏性 269 8.2.4 流体的导热性 269 8.2.5 流体的表面张力特性 270 8.3 流体流动及传热的基本控制方程 271 8.3.1 物质导数 271 8.3.2 质量守恒方程（连续性方程） 271 8.3.3 动量守恒方程（N-S方程） 272 8.3.4 能量守恒方程 273 8.4 层流分析 273 8.4.1 层流的特点 273 8.4.2 圆柱绕流与方柱绕流的对比 273 8.5 湍流分析 282 8.5.1 湍流模型概述 283 8.5.2 实例—风吹过小土丘的回流 284 8.6 多相流分析 291 8.6.1 多相流模型概述 291 8.6.2 实例—反应器中引入上升气泡引起的液体环流 292 8.7 高马赫数流动分析 304 8.7.1 马赫数的概念 304 8.7.2 高马赫数产生的物理现象 304 8.7.3 实例—乘波体弹头高马赫数飞行 305 8.8 动手练一练 314 第9章 多物理场耦合分析 317 9.1 多物理场耦合的基本概念 317 9.1.1 多物理场耦合分析 317 9.1.2 多物理场耦合分析的分类 317 9.1.3 多物理场耦合分析的发展趋势 318 9.2 电磁力耦合分析 318 9.3 热-电耦合分析 332 9.3.1 焦耳热 332 9.3.2 塞贝克效应 332 9.3.3 帕耳帖效应 332 9.3.4 汤姆逊效应 333 9.3.5 热电制冷器分析 333 9.4 流固耦合分析 338 9.4.1 流固耦合的特征 338 9.4.2 流固耦合的分类 338 9.4.3 流固耦合的控制方程 339 9.4.4 实例—液压阻尼器 339 9.5 粒子追踪分析 345 9.5.1 粒子追踪涉及的主要领域 345 9.5.2 流体中粒子追踪的分类 345 9.5.3 流体流动中的不同粒子追踪的适用范围 346 9.5.4 粒子与壁面碰撞的结果 346 9.5.5 粒子的释放 347 9.5.6 实例—气力输送 348 9.6 动手练一练 357 参考文献 360