提取COMSOLMultiphysics模型數(shù)據(jù)用于外部后處理

1、基本方法：從COMSOL Multiphysics的結(jié)果圖中提取數(shù)據(jù)的最簡單的方法是使用菜單文件 > 輸出 > 當(dāng)前圖形。圖形窗口中有一個工具欄按鈕(以 ASCII標(biāo)示)來完 成這個任務(wù)。對丁特定的數(shù)據(jù)輸出，包括文件格式選項，可選擇文件 > 輸出 > 后 處理數(shù)據(jù)，這時彈出的對話框有很多選項用丁實現(xiàn)特定的數(shù)據(jù)輸出。高級方法：使用MATLABCOMSOL Multiphysics在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)fem.sol中定義和保存因變量和其他變量數(shù)據(jù)，F(xiàn)EM結(jié)構(gòu)中包含了模型的所有信息，這只是 FEM結(jié)構(gòu)中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)。 只要通過菜單文件 > 輸出> FEM結(jié)構(gòu)把它輸出后，就可

2、以在MATLAB命令行 中可以獲得整個FEM結(jié)構(gòu)的信息。除了解變量本身，還可以獲得其他變量。舉個例子，在 COMSOL Multiphysics 2D靜電應(yīng)用模式中，因變量是電壓V，自動產(chǎn)生的其他變量有電場分量 Ex_es、 Ey_es和電能密度We_es等。在繪圖參數(shù)對話框中，其中的一些變量在表達式 列云中列出。如果用戶想知道能輸出什么圖，可以先從這里尋找。用戶可以通過菜單物理量 > 方程式系統(tǒng)獲得更直觀的列表，包括變量是如何定 義的。每一個對話框有一個變量標(biāo)簽，列出了指定求解域上的變量。另外用戶可 以訪問解變量的一階、二階微分。對丁 2D中求解的V,這些量是Vx、Vy、Vxx、 Vx

3、y、Vyx、Vyy。使用postinterp 命令可以提取任何想要的變量值，其基本語法格式是：postinterp(fem,'expr',xx)其中，fem就是FEM結(jié)構(gòu)，expr是用戶想計算的變量或表達式，xx是所對應(yīng) 的坐標(biāo)。用戶可以通過鍵入“ help postinterp ”命令，或在幫助菜單提供的 COMSOL Multiphysics Command Reference 中找到更多關(guān)丁 postinterp 的信息。2D案例下面練習(xí)對模型庫中的一個2D案例模型提取數(shù)據(jù)，按照如下操作學(xué)習(xí)如何對給 定的坐標(biāo)集和時間獲得解數(shù)據(jù)。 在 COMSOL Multiphysics

4、的模型庫中打開 “ Resistive Heating ” 模型，這個模型可在 COMSOL Multiphysics > Multiphysics 中找到。 選擇菜單文件 > 輸出 > 以fem'的FEM吉構(gòu)，或按Ctrl + F 鍵， 將模型的FEM結(jié)構(gòu)輸出到MATLAB中。如果此時沒有打開命令窗口，會出現(xiàn) 一個新命令窗口。 在命令行中鍵入坐標(biāo)數(shù)組：x=0.2 0.5 0.8;y=0.2 0.5 0.5; 提取坐標(biāo)(0.2,0.2), (0.5, 0.5), (0.8, 0.5) 處的溫度：Temp=postinterp(fem,'T',x;y)結(jié)

5、果是包含三個分量的數(shù)組。第二分量是NaN,這是COMSOL>用了 IEEE中的標(biāo)準(zhǔn)，表示這不是一個數(shù)值。這是一個預(yù)期的結(jié)果，因為坐標(biāo)(0.5, 0.5 )位丁銅板上的孔內(nèi)，此坐標(biāo)上沒有溫度。用戶可以通過如下命令把數(shù)據(jù)保存為ASCII文本。matrixdata = x;y;Tempsave data.txt matrixdata -ascii然后用戶可以在Microsoft Excel或其他軟件中使用這些數(shù)據(jù)。對丁輸出的更多 控制，使用fprintf 來代替save，參見help fprintf 。 “Resistive Heating ”模型中存在與時間相關(guān)的瞬態(tài)解。剛才提取的 溫度是最

6、后時間步t=2000s 的，“solnum ”選項可以獲取其他時間點的數(shù)據(jù)。 使用如下命令提取坐標(biāo)(0.2, 0.2 )上所有時間步的阻抗熱。Time,Heating=postinterp(fem,'t','Q_dc',0.2;0.2,'solnum','all');3D案例下面是一個3D模型的例子，根據(jù)如下的方法提取任意點和曲線邊界上的數(shù)據(jù)。 在 COMSOL Multiphysics模型庫中打開 “ Pacemaker Electrode ” 案例，這個模型可以在 COMSOL Multiphysics > Electr

7、omagnetics中找到。 選擇菜單文件 > 輸出 > 以fem'的FEM吉構(gòu)，或按Ctrl + F ,把FEM 結(jié)構(gòu)輸出到命令行。 使用如下命令提取x=0面上的電場分布數(shù)據(jù)x=0; y=linspace(-0.01,0.01,10);z=linspace(-0.02,0.02,20);x,y,z=meshgrid(x,y,z);xx=x(:),y(:),z(:)'E=postinterp(fem,'normE_dc',xx,'ext',1);E中的每個元素對應(yīng)丁 xx中相應(yīng)歹0中的坐標(biāo)點，例如，E(23)對應(yīng)的坐標(biāo)是 xx(:,2

8、3)。屆性ex使'postinterp可以在幾何區(qū)域附近進行外推數(shù)據(jù)點。 在3D模型中使用postinterp提取邊界上的定量數(shù)據(jù)值時，需使用內(nèi)部表面參數(shù)si和s2參照邊界上的點。這形成一個表面-內(nèi)部坐標(biāo)系統(tǒng)，這里的技 巧是在x,y和z坐標(biāo)變量上進行繪制。注意如果想提取整個邊界上的變量值，最簡單的方法是使用“輸出后處理數(shù)據(jù)”對話框。接下來訪問邊界52上的切向電場z分量(tEz_dc )的數(shù)值，其邊界是電極表 面上的絕緣部分。變量si和s2表示0到1之間的值，然而，當(dāng)處理這個 3D 表面時并不是使用所有的這些值。使用postinterp在面外嘗試插值將導(dǎo)致NaN。 為了找出面上可獲取的值

9、，先要提取 s1-s2面上x,y和z的坐標(biāo)。 使用meshgrid命令創(chuàng)建結(jié)構(gòu)化柵格s1,s2=meshgrid(0:0.01:1,0:0.01:1);提取邊界52上的坐標(biāo)：s1=s1(:)' s2=s2(:)'x,y,z=postinterp(fem,'x','y','z',s1;s2,'dom',52,'ext',1);s1(:)把矩陣s1轉(zhuǎn)為歹0向量,s1(:)是其轉(zhuǎn)置，換句話說是行向量。postinterp 函數(shù)要求輸入s1和s2的2行n列矩陣，n表示坐標(biāo)點的數(shù)目。'ext',1的屆性 /值對確保所有的外插值。如果沒有這個參數(shù)項，則有可能得到的是NaN。 去掉NaN ,僅保持?jǐn)?shù)值ix=isnan(x);x=x(ix); y=y(ix); z=z(ix);s1=s1(ix); s2=s2(ix); postinterp命令可以獲取邊界 52上的切向Ez:tEz=postinterp(fem,'tEz_dc',s1;s2,'dom',52,'ext',1);和在GUI中輸出數(shù)據(jù)相比，通過postinterp命令的主要優(yōu)勢是比較靈