两江科技评论

2023-06-07

导读：为了促进大家理论知识学习和软件仿真学习，开拓创新性思维，解决大家在COMSOL仿真学习过程中遇到的问题，特举办“COMSOL Multiphysics多物理场仿真技术与应用”声学/光电专题培训。

说明：本文为推广文章，内容来自COMSOL仿真交流（互动派（北京）教育）

COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件以高效的计算性能和杰出的多场耦合分析能力实现了精确的数值仿真，其功能涵盖了力学、流体、电磁、传热、化工、电化学、声学等各个领域，为工程界和科学界解决了许多复杂的多物理场建模问题。目前，在Nature、Science、JACS、Angew等各个领域的期刊文章几乎都加入了仿真模拟来提升研究工作的高度。

其中，COMSOL内嵌的声学模块可以方便地进行多孔声学和粘热声学的模拟仿真。软件数值计算得到的云图，可以将声压、速度、声强以及声能耗散等结果可视化，十分有利于学生对声学的学习和理解。

光电更是作为物理类专业课程中极为重要的一部分，其教学内容一直受到各个高校的重视。

现为了促进大家理论知识学习和软件仿真学习，开拓创新性思维，解决大家在COMSOL仿真学习过程中遇到的问题，特举办“COMSOL Multiphysics多物理场仿真技术与应用”声学/光电专题培训，本次培训主办方为北京软研国际信息技术研究院，承办方互动派（北京）教育科技有限公司，相关事宜通知如下：

仿真专题培训会

声学专题

2023年6月16日-6月19日

线下北京

（第一天报道，授课三天）

光电专题

2023年6月17日-6月18日

2023年6月23日-6月24日

在线直播（授课四天）

(专题培训介绍可点击上方红字查看)

课程简介

声学专题<<<<

一、模拟案例

二、课程大纲

(一) 软件操作系统教学：
COMSOL 软件入门	初识COMSOL仿真——以多个具体的案例建立COMSOL仿真框架，建立COMSOL仿真思路，熟悉软件的使用方法
	COMSOL软件基本操作 Ø 参数，变量，探针，参数化扫描等设置方法 Ø 基本函数设置方法，如插值函数、解析函数、分段函数等 Ø 特殊函数的设置方法，如积分、求极值、求平均值等 Ø 几何建模基础及网格划分技巧
	前处理和后处理的技巧讲解 Ø 特殊变量的定义，参数化求解、设置等 Ø 如何利用软件的绘图功能绘制不同类型的数据图和动画 Ø 派生值计算、数据和动画导出 Ø 不同类型求解器的使用场景和方法
COMSOL 软件进阶	COMSOL中声学模块仿真基础 Ø COMSOL中求解声场的步骤 Ø 声学模块的应用领域 Ø 声学模块与其他物理场耦合案例（包含结构力学和层流等）
	声学模块内置控制方程解析 Ø 压力声学方程在COMSOL中的求解形式 Ø 研究模块中求解变量的初始值、不求解的变量值等 Ø 深入探索从模拟中获得的结果，联合MATLAB求解其他声学参数
	边界条件和域条件的使用方法 Ø 硬声场边界的作用和使用场景 Ø 阻抗边界条件、匹配边界条件、周期性边界条件的作用 Ø 求解域条件：完美匹配层的理论基础和使用场景、 PML网格划分标准 Ø 声学与其他物理场耦合边界条件设置
	波源设置 Ø 散射边界和端口边界的使用方法和技巧 Ø 频域计算、时域计算（瞬态分析） Ø 点源，如单级点源、偶极点源和四极点源的使用方法
	材料和网格设置 Ø 计算模拟中各向同性,各向异性等材料的设置 Ø 特殊本构关系材料的计算模拟 Ø 精确声场的网格划分要求及操作设置
	COMSOL 接口功能及优化模块简介 Ø COMSOL 导入模块简介 Ø COMSOL WITH EXCEL 简介及案例应用 Ø COMSOL WITH MATLAB 简介及案例应用 Ø COMSOL 结构拓扑优化设计案例应用
(二)案列应用实操教学：
案例一	二维声子晶体能带结构计算和Dirac特性分析
案例二	三维弹性波声子晶体能带结构和传输谱计算
案例三	Comsol 结合Matlab求解声学超材料等效参数
案例四	声学超材料声隐身、声隧穿、声强反射仿真
案例五	声学超材料负折射特性及三维能带仿真计算
案例六	声学角动量和声学谷态及应用分析
案例七	考虑热黏性损失的声学结构传输特性分析
案例八	振动与噪声控制功能结构一体化设计
案例九	拓扑体能带计算和拓扑边缘态分析
案例十	声学高阶拓扑角态应用案例
案例十一	声泳力打印喷嘴谐振结构本征模式仿真分析
案例十二	声悬浮技术和声镊操控应用案例
案例十三	基于拓扑绝缘体的微粒分离仿真分析
案例十四	微流控中声辐射力场和声流场分析
案例十五	声学微流体泵应用案例
案例十六	声表面波传感器本征模式仿真分析
案例十七	声微流控细胞排列和分离仿真
案例十八	基于声阱的微流控仿真应用案例
案例十九	吸收式消音器和声滤波器案例分析
案例二十	超声无损检测及结构健康监测仿真
其他案例	学员感兴趣的其他案例

光电专题<<<<

一、模拟案例

二、课程大纲

（一）案列应用实操教学：
案例一	光子晶体能带分析、能谱计算、光纤模态计算、微腔腔膜求解

案例二	类比凝聚态领域魔角石墨烯的moiré 光子晶体建模以及物理分析
案例三	传播表面等离激元和表面等离激元光栅等
案例四	超材料和超表面仿真设计，周期性超表面透射反射分析
案例五	光力、光扭矩、光镊力势场计算
案例六	波导模型（表面等离激元、石墨烯等）本征模式分析、各种类型波导传输效率求解
案例七	光-热耦合案例
案例八	天线模型
案例九	二维材料如石墨烯建模
案例十	基于微纳结构的电场增强生物探测
案例十一	散射体的散射，吸收和消光截面的计算
案例十二	拓扑光子学：拓扑边缘态和高阶拓扑角态应用仿真
案例十三	二硫化钼的拉曼散射
案例十四	磁化的等离子体、各向异性的液晶、手性介质的仿真
案例十五	光学系统的连续谱束缚态
案例十六	片上微纳结构拓扑优化设计(特殊情况下，利用二维系统来有效优化三维问题)
案例十七	形状优化反设计：利用形状优化设计波导带通滤波器
案例十八	非厄米光学系统的奇异点：包括PT对称波导结构和光子晶体板系统等
案例十九	微纳结构的非线性增强效应，以及共振模式的多极展开分析
案例二十	学员感兴趣的其他案例
（二）软件操作系统教学：
COMSOL 软件入门	初识COMSOL仿真——以多个具体的案例建立COMSOL仿真框架，建立COMSOL仿真思路，熟悉软件的使用方法
	COMSOL软件基本操作 Ø 参数，变量，探针等设置方法、几何建模 Ø 基本函数设置方法，如插值函数、解析函数、分段函数等 Ø 特殊函数的设置方法，如积分、求极值、求平均值等 Ø 高效的网格划分
	前处理和后处理的技巧讲解 Ø 特殊变量的定义，如散射截面，微腔模式体积等 Ø 如何利用软件的绘图功能绘制不同类型的数据图和动画 Ø 数据和动画导出 Ø 不同类型求解器的使用场景和方法
COMSOL 软件进阶	COMSOL中RF、波动光学模块仿真基础 Ø COMSOL中求解电磁场的步骤 Ø RF、波动光学模块的应用领域
	RF、波动光学模块内置方程解析推导 Ø 亥姆霍兹方程在COMSOL中的求解形式 Ø RF方程弱形式解析，以及修改方法(模拟特殊本构关系的物质) Ø 深入探索从模拟中获得的结果（如电磁场分布、功率损耗、传输和反射、阻抗和品质因子等）
	边界条件和域条件的使用方法 Ø 完美磁导体和完美电导体的作用和使用场景 Ø 阻抗边界条件、过度边界条件、散射边界条件、周期性边界条件的作用 Ø 求解域条件：完美匹配层的理论基础和使用场景、 PML网格划分标准 Ø 远场域和背景场域的使用 Ø 端口使用场景和方法 Ø 波束包络物理场的使用详解
	波源设置 Ø 散射边界和端口边界的使用方法和技巧（波失方向和极化方向设置、S参数、反射率和透射率的计算和提取、高阶衍射通道反射投射效率的计算） Ø 频域计算、时域计算 Ø 点源，如电偶极子和磁偶极子的使用方法 Ø 背景场的作用及使用方法
	材料设置 Ø 计算模拟中各向同性，各向异性，金属介电和非线性等材料的设置 Ø 二维材料，如石墨烯、MoS2的设置 Ø 特殊本构关系材料的计算模拟(需要修改内置的弱表达式)
	网格设置 Ø 精确仿真电磁场所需的网格划分标准 Ø 网格的优化 Ø 案列教学
	COMSOL WITH MATLAB功能简介 Ø COMSOL WITH MATLAB 进行复杂的物理场或者集合模型的建立(如超表面波前的衍射计算) Ø COMSOL WITH MATLAB 进行复杂函数的设置(如石墨烯电导函数的设置和仿真) Ø COMSOL WITH MATLAB 进行高级求解运算和后处理 Ø COMSOL WITH MATLAB求解具有色散材料的能带

讲师简介

声学讲师

来自国家“双一流”建设高校、“211 工程”“985 工程”重点高校。授课讲师有着丰富的 COMSOL 使用经验，以第一/通讯作者在《Physical Review》系列、《Applied Physics Letters》等国际 Top 期刊发表论文数十篇，主持国自然等纵向科研基金8项。

擅长领域: 声学超材料、拓扑声学、声学微流控和声驱动微纳机器人等。

光电讲师

来自国家“双一流”建设高校、“211工程”“985工程”重点高校。授课讲师有着丰富的COMSOL使用经验，以第一/通讯作者在《Nature Communications》、《 Physical Review Letters》、《Advanced Materials》等国际Top期刊发表论文数十篇。

擅长领域：微纳光子学、拓扑光子学、非厄米光子学、光芯片、电磁超材料器件等。