COMSOL两相流（相场法）

COMSOL是一款功能非常强大的多物理场仿真软件，拥有可视化和后处理工具，可方便有效的展示您的仿真效果，具有灵活、高效、友好的特点，软件能够为用户提供各类工程问题的解决方案，从而帮助广大研究和工程人员能够在科研上取得新突破。

COMSOL可以实现声学、传热、流体力学、结构力学等方面的模拟仿真，具体模块如下图所示。

COMSOL软件设置流程

1. 定义需要求解的问题类型：针对一个需要仿真的问题，需要先对问题进行分析；分析该问题用到哪些物理场，什么样的几何模型，以及如何设置研究等。该步骤可以使用COMSOL中的模型向导建立需要的模型。
2. 绘制（或导入）CAD几何：针对所需求解的问题建立几何模型，该软件可以添加圆、椭圆、正方形、长方形等一些规则的形状，同时也可以自己绘制一些不规则形状或通过布尔操作创建需要的几何模型，具有强大的绘图功能；该软件还可以导入多种不同的文件格式。
3. 定义每个求解域的材料属性：对于材料的选择，可以直接从软件的材料库中添加，同时也可以添加空材料，根据需求设置属性。
4. 设定载荷和边界条件：在该步骤可以对选择的物理场进行设置，该软件可以通过设置参数、变量、函数等进行设置，实现物理场的设置。
5. 网格剖分：软件可以对网格形状进行选择，并选择不同的域进行不同形状的网格设置，提高网格剖分的精确度；同时，软件也可以选择“物理场控制网格”方式，自动进行网格剖分。
6. 求解模型：在该步骤可以选择不同的计算模型、求解迭代算法进行求解。
7. 后处理和报告结果：该过程可以生成一维的点、线趋势图，也可以生成二维、三维的表面云图、流线图、箭头趋势图，甚至是粒子追踪等高阶的功能。该软件可以导出报告，将软件的设置过程、结果等导出成pdf文档。

相场液滴滴落案例

1. 定义需要求解的问题类型：使用模型向导建立模型（包括：空间维度、物理场、研究的选择）

2. 绘制几何模型

右击“几何”，分别添加矩形和圆形

点击设置中的“构建所有对象”，可以查看构建的几何模型，如下图所示。

3. 定义每个求解域的材料属性

右击“材料”，选择“从库中添加材料”

在材料库中分别选择“Air”，并选择作用域

右击“材料”，选择“空材料”，并做如下的设置

4. 设定载荷和边界条件

首先对“多物理场” → \rightarrow →“两相流，相场”进行设置

然后设置“层流”物理场，添加“初始值”，“入口”，“出口”并设置

最后对“相场”设置，添加“入口”，“出口”

5. 网格剖分

使用“物理场控制网格”对几何模型自动进行网格剖分。

网格划分后结果如下图所示。

6. 求解模型

对“研究” → \rightarrow →“步骤2：瞬态”进行设置

7. 后处理和报告结果

   计算结束后可以在“结果”中看每个时刻的速度、压力、体积分数等参数。

   右击“后处理” → \rightarrow →“导出”，选择“动画”并设置，可以如下图所示选择播放器，在软件中看参数的变化过程；同时也可以导出成文件，将变化过程保存成“.gif”文件。

下图为导出的“体积分数”动画图。